KR20110060082A - 습식 식각장치 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 화학 반응조 내에서 유동되는 식각용액이 화학 반응조의 위치에 무관하게 농도의 균일성을 갖도록 하여 복수개의 기판을 대상으로 한 습식 식각공정 진행시 식각 특성을 균일하게 담보할 수 있는 습식 식각장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 습식 식각장치는 식각용액의 저장 공간을 제공하는 화학 반응조 및 상기 화학 반응조의 바닥면 상에 구비되어, 식각용액의 흐름 방향을 분산시키는 역할을 하는 복수개의 유동방향 분산부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
습식식각, 화학반응조, 식각용액, 농도
Description
본 발명은 습식 식각장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 화학 반응조 내에서 유동되는 식각용액이 화학 반응조의 위치에 무관하게 농도의 균일성을 갖도록 하여 복수개의 기판을 대상으로 한 습식 식각공정 진행시 식각 특성을 균일하게 담보할 수 있는 습식 식각장치에 관한 것이다.
태양전지는 태양광을 직접 전기로 변환시키는 태양광 발전의 핵심소자로서, 기본적으로 p-n 접합으로 이루어진 다이오드(diode)라 할 수 있다. 태양광이 태양전지에 의해 전기로 변환되는 과정을 살펴보면, 태양전지의 p-n 접합부에 태양광이 입사되면 전자-정공 쌍이 생성되고, 전기장에 의해 전자는 n층으로, 정공은 p층으로 이동하게 되어 p-n 접합부 사이에 광기전력이 발생되며, 이 때 태양전지의 양단에 부하나 시스템을 연결하면 전류가 흐르게 되어 전력을 생산할 수 있게 된다.
한편, 태양전지는 기판 표면에 요철을 형성하는 표면 텍스쳐링(texturing) 공정, p-n 접합을 위한 반도체층을 형성하는 확산(diffusion) 공정, 전면전극 및 후면전극 형성 공정 등을 거쳐 완성된다. 이 때, 표면 텍스쳐링 공정과, 확산 공정 후 생성된 PSG(phosphor-silicate glass)막을 제거하는 공정 등은 습식 식각장치를 통해 진행된다.
구체적으로, 식각용액이 구비된 습식 식각장치 내에 태양전지 기판을 장입시켜 태양전지 기판 표면에 요철을 형성하는 표면 텍스쳐링 공정을 진행하거나 기판 표면에 형성된 PSG막을 제거하는 공정을 진행한다.
종래의 습식 식각장치의 구성을 살펴보면, 도 1에 도시한 바와 같이 식각용액이 채워지는 화학 반응조(101)를 구비하며, 상기 화학 반응조(101) 내에는 태양전지 기판(103)을 이송시키는 이송롤러(102)가 구비된다. 이와 같은 구조 하에서, 이송롤러(102)에 의해 태양전지 기판(103)이 이송되면서 태양전지 기판(103)에 대한 습식 식각공정이 진행된다.
한편, 공정 효율 제고를 위해 통상, 태양전지 기판(103)은 복수의 행렬(예를 들어, 5개의 열)을 이루어 이송롤러(102)를 통해 이송되며, 이와 함께 태양전지 기판(103)과 식각용액 사이의 접촉 특성을 향상시키기 위해 태양전지 기판(103)의 이송 방향과 식각용액의 흐름 방향은 서로 반대가 되도록 하고 있다.
이와 같이 습식 식각장치가 대형화됨에 따라, 식각용액이 화학 반응조(101) 내에서 균일하게 유동되지 않게 되고 이로 인해 화학 반응조(101)의 위치에 따라 식각용액의 농도차가 발생되는 문제점이 발생한다. 화학 반응조(101)의 위치에 따른 식각용액의 농도차는 화학 반응속도의 차이를 유발하여 반응의 균일성(uniformity)을 저하시키는 요인으로 작용한다.
특히, 화학 반응조(101)의 중앙부를 흐르는 식각용액과 주변부를 흐르는 식 각용액의 농도차가 유의미하게 발생되며 이에 따라, 화학 반응조(101) 내에서 복수개의 열을 지어 이송되는 태양전지 기판(103) 중, 가장자리 열의 태양전지 기판(103)의 식각 특성이 저하되는 문제점이 나타나고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로서, 화학 반응조 내에서 유동되는 식각용액이 화학 반응조의 위치에 무관하게 농도의 균일성을 갖도록 하여 복수개의 기판을 대상으로 한 습식 식각공정 진행시 식각 특성을 균일하게 담보할 수 있는 습식 식각장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
상기의 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 습식 식각장치는 식각용액의 저장 공간을 제공하는 화학 반응조 및 상기 화학 반응조의 바닥면 상에 구비되어, 식각용액의 흐름 방향을 분산시키는 역할을 하는 복수개의 유동방향 분산부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
상기 복수개의 유동방향 분산부재는, 식각용액의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 일정 간격 이격, 배치되어 한 행의 유동방향 분산부재들을 이루며, 상기 한 행의 유동방향 분산부재들은 식각용액의 흐름 방향을 따라 복수번 반복 배치될 수 있다.
또한, 상기 화학 반응조 내에 식각 대상물을 이송하는 이송롤러가 더 구비되며, 상기 식각 대상물의 이송 방향은 상기 식각용액의 흐름 방향과 반대이다. 이 때, 상기 식각 대상물은 태양전지 기판일 수 있다.
본 발명에 따른 습식 식각장치는 다음과 같은 효과가 있다.
화학 반응조 내에서 유동되는 식각용액을 유동방향 제어부재를 이용하여 균일하게 분산, 혼합시킴으로써 화학 반응조의 위치에 따른 식각 불균일성을 해소할 수 있게 된다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각장치를 상세히 설명하기로 한다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각장치의 사시도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각장치의 평면도이다.
먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각장치는 도 2에 도시한 바와 같이 화학 반응조(201)를 구비한다. 상기 화학 반응조(201)는 식각용액이 구비되는 공간을 제공함과 함께 상기 식각용액에 의한 태양전지 기판(203)의 습식 식각공정이 진행되는 공간을 제공하는 역할을 한다. 이 때, 상기 식각용액은 태양전지 기판(203)의 습식 식각공정에 따라 다양하게 적용될 수 있으며, 일 예로 표면 텍스쳐링 공정시에는 불산(HF)과 질산(HNO3)의 혼합 용액이 식각용액으로 사용될 수 있으며, PSG막 제거 공정시에는 불산(HF)이 식각용액으로 사용될 수 있다.
상기 화학 반응조(201) 내측에는 태양전지 기판(203)을 일정 속도로 이송시키는 이송롤러(202)가 구비되며, 상기 태양전지 기판(203)은 상기 이송롤러(202) 상에서 행렬을 이루어 이송된다. 이 때, 태양전지 기판(203)은 복수의 열을 이룰 수 있는데, 일 실시예로 도 2는 5개의 열로 이송되는 태양전지 기판(203)을 도시하였다.
또한, 상기 화학 반응조(201)의 일측에는 식각용액 공급구(205)가 구비되며, 상기 식각용액 공급구(205)를 통해 화학 반응조(201) 내에 식각용액이 유입되고, 상기 태양전지 기판(203)이 충분히 잠기도록 화학 반응조(201) 내에 식각용액이 채워진다.
한편, 상기 화학 반응조(201)의 바닥면 상에는 복수의 유동방향 분산부재(204)가 구비된다. 상기 유동방향 분산부재(204)는 화학 반응조(201) 내에 흐르는 식각용액의 유동방향을 여러 갈래로 분산시키는 역할을 한다. 예를 들어, 한 갈래의 식각용액 흐름이 있다면 상기 유동방향 분산부재(204)에 부딪힘으로써 유동방향 분산부재(204)를 중심으로 두 갈래의 식각용액 흐름으로 갈라지게 된다.
이와 같은 유동방향 분산부재(204)는 식각용액의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 복수개가 일정 간격 이격되어 배치된다. 이에 따라, 식각용액의 흐름은 상기 유동방향 분산부재(204)를 거침으로써 여러 갈래로 분산되고, 각각의 식각용액의 흐름이 서로 혼합되어 식각용액의 농도가 점차 균일해 지는 효과를 얻을 수 있게 된다.
또한, 상술한 바와 같이 식각용액의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 일정 간격 이격, 배치되어 하나의 행을 이루는 한 행의 유동방향 분산부재(204)들은 식각용액의 흐름 방향을 따라 복수번 반복 배치될 수 있다. 이 때, 식각용액 흐름의 분 산, 혼합 효과를 극대화하기 위해 이웃하는 행의 유동방향 분산부재(204)들은 서로 대응되는 위치에 구비되지 않는 것이 바람직하다. 예를 들어, 제 1 행의 유동방향 분산부재(204)들(도 3의 A)에 이웃하는 제 2 행의 유동방향 분산부재(204)들(도 3의 B)은 제 1 행의 유동방향 분산부재(204)들에 대응되는 위치에 구비되지 않고, 제 1 행의 유동방향 분산부재(204)들 사이의 공간에 대응되는 위치에 구비되는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성을 통해, 제 1 행의 유동방향 분산부재(204)들을 통과한 식각용액의 흐름이 제 2 행의 유동방향 분산부재(204)들에 의해 보다 효과적으로 분산, 혼합되는 것을 유도할 수 있게 된다.
각각의 유동방향 분산부재(204)는 서로 동일한 형상을 갖거나 다른 형상으로 이루어질 수 있으며, 식각용액의 유동흐름을 분산시키는 역할을 충족한다는 전제 하에 일정 높이를 갖는 원형기둥, 사각기둥, 삼각기둥, U자형기둥 등 다양한 형상으로 구현할 수 있다.
도 4a와 도 4b는 각각 종래 기술과 본 발명에 따른 습식 식각장치의 화학 반응조(201) 내에서의 식각용액의 유동 상태를 나타낸 참고도이며, 도 4a 및 도 4b에서 빨간색, 주황색, 노란색, 초록색은 식각용액의 농도가 서로 다름을 가정하여 나타낸 것이다.
종래 기술의 경우, 도 4a에 도시한 바와 같이 서로 다른 농도의 식각용액 흐름이 서로 영향을 받지 않은 채로 화학 반응조(201)의 일단에서 다른 일단으로 유동되어 흘러가며, 이에 따라 전술한 바와 같이 화학 반응조(201)의 위치에 따라 식각용액의 농도차가 유발되어 식각 반응의 균일성이 담보되지 않는다. 이에 반해, 본 발명의 경우 도 4b에 도시한 바와 같이 화학 반응조(201)의 위치에 따라 식각용액의 농도가 서로 다르더라도 각각의 식각용액 흐름이 상기 유동방향 분산부재(204)를 부딪힘으로써 분산, 혼합되어 궁극적으로 식각용액의 농도 차이가 상쇄되며, 이에 따라 복수의 태양전지 기판(203)을 대상으로 한 습식 식각공정의 신뢰성을 담보할 수 있게 된다.
도 1은 종래 기술에 따른 습식 식각장치의 사시도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각장치의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 습식 식각장치의 평면도.
도 4a와 도 4b는 각각 종래 기술과 본 발명에 따른 습식 식각장치의 화학 반응조 내에서의 식각용액의 유동 상태를 나타낸 참고도.
<도면의 주요 부분에 대한 설명>
201 : 화학 반응조 202 : 이송롤러
203 : 태양전지 기판 204 : 유동방향 분산부재
205 : 식각용액 공급구
Claims (4)
- 식각용액의 저장 공간을 제공하는 화학 반응조; 및상기 화학 반응조의 바닥면 상에 구비되어, 식각용액의 흐름 방향을 분산시키는 역할을 하는 복수개의 유동방향 분산부재를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 습식 식각장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 복수개의 유동방향 분산부재는,식각용액의 흐름 방향에 직교하는 방향으로 일정 간격 이격, 배치되어 한 행의 유동방향 분산부재들을 이루며, 상기 한 행의 유동방향 분산부재들은 식각용액의 흐름 방향을 따라 복수번 반복 배치되는 것을 특징으로 하는 습식 식각장치.
- 제 1 항에 있어서, 상기 화학 반응조 내에 식각 대상물을 이송하는 이송롤러가 더 구비되며, 상기 식각 대상물의 이송 방향은 상기 식각용액의 흐름 방향과 반대인 것을 특징으로 하는 습식 식각장치.
- 제 3 항에 있어서, 상기 식각 대상물은 태양전지 기판인 것을 특징으로 하는 습식 식각장치.
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|---|---|---|---|---|
| CN102386086A (zh) * | 2011-11-10 | 2012-03-21 | 北京七星华创电子股份有限公司 | 滚轮及刻蚀清洗机 |
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2009
- 2009-11-30 KR KR1020090116562A patent/KR20110060082A/ko not_active Application Discontinuation
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