KR20130017125A - 기판 지지 기구 및 그를 이용한 기판 처리 방법 및 그를 이용한 태양전지 제조방법 - Google Patents

기판 지지 기구 및 그를 이용한 기판 처리 방법 및 그를 이용한 태양전지 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은, 기판이 안착되며, 상기 안착되는 기판을 고정할 수 있도록 자성 특성을 구비한 자성 플레이트를 포함하여 이루어진 기판 지지 기구, 그를 이용한 기판 처리 방법 및 그를 이용한 태양전지 제조방법에 관한 것으로서,
본 발명은 자성 시트 또는 자성 트레이와 같은 자성 플레이트 상에 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판을 안착함으로써, 상기 기판이 상기 자성 플레이트 상에서 움직이지 않고 고정될 수 있고, 따라서, 상기 기판이 초박형이라 하더라도 상기 기판이 휘어지지 않아 초박형 기판 전면에 대한 균일한 공정 처리가 가능하다.

Description

기판 지지 기구 및 그를 이용한 기판 처리 방법 및 그를 이용한 태양전지 제조방법{Substrate support and method of processing a substrate using the same and method of manufacturing Solar cell using the same}
본 발명은 태양전지 등과 같은 소자를 제조할 때 기판을 지지하기 위한 기판 지지 기구에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는, 초박형 기판을 지지하기 위한 기판 지지 기구에 관한 것이다.
태양전지 등과 같은 다양한 소자는 소정의 기판 상에 적층 공정 및 식각 공정 등과 같은 다수의 기판 처리 공정을 수행하여 제조된다.
태양전지를 예로 들어 설명하면, 태양전지는 박막형 태양전지와 웨이퍼형 태양전지로 구분될 수 있는데, 상기 박막형 태양전지는 유리로 이루어진 기판 상에 박막의 반도체층과 전극층을 형성하여 제조되고, 상기 웨이퍼형 태양전지는 반도체 웨이퍼로 이루어진 기판 상에 전극층과 기능층을 형성하여 제조된다.
이와 같이, 태양전지 등과 같은 소자를 얻기 위해서는 소정의 기판에 대한 다수의 공정 처리가 이루어지게 되며, 따라서, 상기 기판을 다양한 공정 장비 내로 로딩하고 로딩한 기판에 대한 기판 처리 공정을 진행한 후 그 후 상기 기판을 언로딩하는 일련의 공정을 여러 번 반복 수행하게 된다.
한편, 최근에는 플렉시블 태양전지 등과 같은 플렉시블 소자에 대한 관심이 증가되고 있는데, 이와 같은 플렉시블 소자를 구현하기 위해서는 박형, 특히, 초박형의 기판이 적용될 필요성이 있다.
그러나, 이와 같은 초박형 기판을 적용할 경우 초박형 기판에 대한 공정 처리가 쉽지 않은 문제가 있다. 즉, 초박형 기판은 쉽게 휘어지기 때문에, 휘어진 상태에서 초박형 기판 상에 공정 처리를 수행하게 되면 기판 전면에 대해 균일한 공정 처리가 이루어지지 않는 문제가 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 고안된 것으로서, 본 발명은 초박형 기판에 대한 균일한 공정 처리가 가능하도록 상기 기판을 지지하는 기판 지지 기구 및 그를 이용한 기판 처리 방법 및 그를 이용한 태양전지 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 상기 목적을 달성하기 위해서, 기판이 안착되며, 상기 안착되는 기판을 고정할 수 있도록 자성 특성을 구비한 자성 플레이트를 포함하여 이루어진 기판 지지 기구를 제공한다.
상기 자성 플레이트는 상기 기판과 접촉하는 접촉면 전체에 자성 특성을 구비할 수 있다.
상기 기판 처리시 기판의 중앙부과 기판의 주변부 사이의 공정 불균일이 발생하는 것을 차단하기 위해서, 상기 기판의 주변부 외곽에서 상기 자성 플레이트가 노출되는 것을 방지하는 더미 시트가 추가로 형성될 수 있다.
상기 더미 시트는 상기 자성 플레이트의 전체 면에 형성되어 있고, 상기 더미 시트 상에 상기 기판이 안착될 수 있다.
상기 더미 시트는 상기 기판의 주변부 외곽에 대응하는 상기 자성 플레이트의 일부 면에 형성되어 있고, 상기 자성 플레이트 상에 상기 기판이 안착될 수 있다.
상기 더미 시트는 상기 기판과 동일한 재료로 이루어질 수 있다.
상기 자성 플레이트는 하나의 기판을 지지하는 자성 시트 또는 복수 개의 기판을 지지하는 자성 트레이로 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 자성 특성을 구비한 자성 플레이트를 포함하여 이루어진 기판 지지 기구 상에 기판을 안착하는 공정; 상기 기판에 대해서 공정 처리를 진행하는 공정; 및 상기 기판 지지 기구로부터 상기 기판을 분리하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법을 제공한다.
상기 기판을 안착하는 공정은, 상기 기판과 접촉하는 접촉면 전체에 자성 특성을 구비한 자성 플레이트를 이용하여 상기 기판을 상기 자성 플레이트 상에 고정하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 기판을 안착하는 공정은, 소정의 트레이 상에 자성 시트를 올려놓고, 상기 자성 시트 상에 기판을 안착하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 기판을 안착하는 공정은, 소정의 트레이 상에 자성 시트 및 더미 시트를 차례로 올려놓고, 상기 더미 시트 상에 기판을 안착하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 기판을 안착하는 공정은, 소정의 자성 트레이 상에 기판을 안착하는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 기판을 분리하는 공정은, 자성인가수단을 구비한 픽커를 이용하여 수행할 수 있다. 이때, 상기 픽커는 전자석을 구비하고 있고, 상기 기판을 분리하는 공정은, 상기 픽커를 상기 기판과 접촉한 상태에서 상기 자성 플레이트의 자성보다 큰 자성을 상기 기판에 인가하는 공정을 포함하여 이루어질 수 있다.
본 발명은 또한, 반도체 기판의 일면을 식각하여 상기 반도체 기판의 일면에 요철구조를 형성하는 공정; 상기 반도체 기판의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층 및 상기 제1 반도체층 상에 제2 반도체층을 형성하는 공정; 상기 제2 반도체층 상에 반사방지층을 형성하는 공정; 상기 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성하는 공정; 및 상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며, 이때, 상기 반도체 기판의 일면을 식각하는 공정, 상기 반도체 기판의 일면에 도펀트를 도핑하는 공정, 상기 반사방지층을 형성하는 공정, 상기 제1 전극을 형성하는 공정, 및 상기 제2 전극을 형성하는 공정 중 적어도 하나의 공정은, 전술한 기판 처리 방법에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법을 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명은 자성 시트 또는 자성 트레이와 같은 자성 플레이트 상에 반도체 웨이퍼 등과 같은 기판을 안착함으로써, 상기 기판이 상기 자성 플레이트 상에서 움직이지 않고 고정될 수 있고, 따라서, 상기 기판이 초박형이라 하더라도 상기 기판이 휘어지지 않아 초박형 기판 전면에 대한 균일한 공정 처리가 가능하다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 기구의 사시도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 지지 기구의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 지지 기구의 사시도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 지지 기구의 사시도이다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 공정도이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 공정도이다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정도이다.
이하, 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예에 대해서 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 기구의 사시도이다.
도 1에서 알 수 있듯이, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 지지 기구는, 기판(1)을 지지하고 있는 자성 플레이트, 보다 구체적으로는 자성 시트(10)로 이루어진다.
이와 같이 상기 자성 시트(10) 상에 반도체 웨이퍼 등과 같은 자성에 반응하는 기판(1)을 안착할 경우, 상기 기판(1)이 상기 자성 시트(10) 상에서 움직이지 않고 고정될 수 있다. 따라서, 상기 기판(1)이 초박형이라 하더라도 상기 기판(1)이 휘어지지 않고 상기 자성 시트(10) 상에 고정되어 있기 때문에, 초박형 기판(1) 전면에 대한 균일한 공정 처리가 가능하게 된다.
상기 자성 시트(10)는 상기 기판(1)과 접촉하는 접촉면 전체에 자성 특성을 구비한 것이 바람직하다.
상기 자성 시트(10)가 상기 기판(1)과 접촉하는 접촉면 일부에 자성 특성을 구비하고 있다 하더라도, 상기 자성의 힘의 어느 정도 이상일 경우 상기 기판(1)의 휘어짐 문제는 발생하지 않을 수 있다. 하지만, 상기 자성 시트(10)의 일부에 자성 특성이 구비된 경우, 자성이 있는 영역과 자성이 없는 영역 사이에 공정 불균일이 발생할 가능성이 있다. 예로서, 상기 자성 시트(10)의 일부에 자성이 특성이 있는 경우 그와 같은 자성 시트(10) 상에 상기 기판(1)을 안착시킨 후 상기 기판(10)에 대한 공정 처리, 예로서 반응성 이온 에칭(Reactive ion ethching: RIE) 공정을 수행하게 되면, 상기 자성이 있는 영역과 자성이 없는 영역에서 반응성 이온의 거동이 상이하게 되어 상기 기판(1)에 대한 불균일한 에칭이 이루어질 수 있다.
이와 같은 이유로 인해서, 상기 자성 시트(10)는 상기 기판(1)과 접촉하는 접촉면 전체에 자성 특성을 구비한 것이 바람직하다. 특히, 상기 기판(1)의 안착 위치가 변경될 수 있음을 감안할 때, 상기 자성 시트(10)는 전체적으로 자성 특성을 구비하고 있는 것이 바람직하다.
이와 같은 자성 시트(10)는 자성 분말과 바인더를 이용하여 형성할 수 있고, 자성 고무를 이용하여 형성할 수도 있으며, 시트에 자성물질을 코팅하여 형성할 수도 있지만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 지지 기구의 사시도이다.
도 2에서 알 수 있듯이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 지지 기구는, 자성 시트(10) 및 더미 시트(20)로 이루어진다.
상기 자성 시트(10)는 전술한 실시예에서와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 더미 시트(20)는 상기 자성 시트(10) 상에 형성되어 있으며, 따라서, 상기 더미 시트(20) 상에 기판(1)이 안착된다.
상기 더미 시트(20)는 상기 기판(1) 처리시 상기 기판(1)의 주변부와 중심부 사이에서 공정 불균일이 발생하는 것을 방지하는 역할을 하는데, 이에 대해서 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
도 1에서와 같이, 상기 자성 시트(10) 상에 기판(1)을 안착하게 되면, 상기 기판(1)의 주변부 외곽에는 상기 자성 시트(10)가 노출된다. 상기 기판(1)의 중심부는 상기 노출된 자성 시트(10)와 상대적으로 멀리 떨어져 있지만, 상기 기판(1)의 주변부는 상기 노출된 자성 시트(10)와 상대적으로 가깝게 있다. 따라서, 상기 노출된 자성 시트(10)와 상대적으로 멀리 떨어져 있는 상기 기판(1)의 중심부에서는 상기 자성 시트(10)에 의한 영향이 적지만, 상기 노출된 자성 시트(10)와 상대적으로 가까이 있는 상기 기판(1)의 주변부에서는 상기 자성 시트(10)에 의한 영향이 크고, 결국, 상기 기판(1)의 중심부에서의 처리 공정과 상기 기판(1)의 주변부에서의 처리 공정 사이에 불균일이 발생할 가능성이 있다.
따라서, 상기 기판(1)의 중앙부과 상기 기판(1)의 주변부 사이의 공정 불균일이 발생하는 것을 차단하기 위해서는, 상기 기판(1)의 주변부 외곽에서 상기 자성 시트(10)가 노출되는 것을 방지하는 것이 바람직할 수 있고, 이와 같이 상기 기판(1)의 주변부 외곽에서 상기 자성 시트(10)가 노출되는 것을 방지하기 위해서 상기와 같은 더미 시트(20)가 적용될 수 있는 것이다.
상기 더미 시트(20)는 자성 특성을 구비하지 않고 있으며, 상기 자성 시트(10)가 노출되지 않도록 하기 위해서는 상기 기판(1)의 주변부 외곽에 형성되면 충분하고 상기 기판(1)의 중심부까지 형성될 필요는 없다. 다만, 상기 기판(1)의 안착 위치가 변경될 수 있음을 감안할 때, 상기 더미 시트(20)는 상기 자성 시트(10)의 전체 면을 덮도록 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 더미 시트(20)로 인해서 상기 기판(1)의 고정 기능이 저하되지 않도록 하기 위해서, 상기 더미 시트(20)의 두께는 상기 자성 시트(10)의 자성력을 고려하여 적절한 두께 이하로 설정하는 것이 바람직하다.
상기 더미 시트(20)는 상기 기판(1)과 동일한 재료, 예로서, 상기 기판(1)이 실리콘 웨이퍼로 이루어진 경우, 상기 더미 시트(20)도 실리콘으로 이루어진 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 더미 시트(20)가 상기 기판(1)과 상이한 재료로 이루어진 경우에는, 상기 기판(1)의 중앙부와 상기 기판(1)의 주변부 사이의 공정 불균일 발생할 수도 있기 때문이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 지지 기구의 사시도이다.
도 3에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 지지 기구는, 기판(1)을 지지하고 있는 자성 플레이트, 보다 구체적으로는 자성 트레이(30)로 이루어진다.
일반적으로 대량생산 체제하에서는, 트레이(tray)에 복수 개의 기판을 올려놓고 그와 같은 트레이를 공정 장비 내에 로딩하여 공정 진행을 수행함으로써, 복수 개의 기판에 대한 공정 진행을 동시에 수행하게 된다.
따라서, 도 3에 따른 기판 지지 기구는 복수 개의 기판(1)이 안착되는 트레이로서 자성 트레이(30)를 이용함으로써, 복수 개의 기판(1)이 상기 자성 트레이(30) 상에서 움직이지 않고 고정될 수 있도록 하여 기판(1)의 휨을 방지한 것이다.
부연설명하면, 전술한 도 1 및 도 2에 따른 기판 지지 기구는 개별적인 기판(1)을 지지하는 것으로서, 도 1 및 도 2에 따른 기판 지지 기구는 다시 소정의 트레이에 안착된 후 기판에 대한 공정 진행을 수행하게 된다.
그에 반하여, 도 3에 도시한 기판 지지 기구는 그 자체가 트레이이므로, 도 3에 따른 자성 트레이(30)를 기판 지지 기구로 이용하게 되면, 전술한 도 1 및 도 2에서와 같이 별도의 자성 시트(10)를 이용할 필요가 없다. 다만, 반드시 그에 한정되는 것은 아니고, 도 3에 도시한 자성 트레이(30)와 도 1 또는 도 2에 도시한 자성 시트(10)를 동시에 이용하는 것도 가능하다.
상기 자성 트레이(30)도 전술한 자성 시트(10)와 마찬가지로, 상기 기판(1)과 접촉하는 접촉면 전체에 자성 특성을 구비한 것이 바람직하다. 상기 기판(1)의 안착 위치가 변경될 수 있음을 감안할 때, 상기 자성 트레이(30)는 전체적으로 자성 특성을 구비할 수 있다. 다만, 트레이에는 기판이 안착될 수 있도록 소정의 영역에 안착홈이 형성될 수 있는데, 이 경우에는 기판(1)의 안착 위치가 변경되지 않으므로 상기 안착홈이 형성된 영역에만 자성 특성이 구비될 수도 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 지지 기구의 사시도이다.
도 4에서 알 수 있듯이, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 지지 기구는, 자성 트레이(30) 및 더미 시트(20)로 이루어진다.
상기 자성 트레이(30)는 전술한 도 3에 따른 실시예에서와 동일하므로 반복 설명은 생략하기로 한다.
상기 더미 시트(20)는 전술한 도 2에 따른 실시예에서와 동일하게, 기판(1) 처리시 상기 기판(1)의 주변부와 중심부 사이에서 공정 불균일이 발생하는 것을 방지하는 역할을 하는 것으로서, 상기 기판(1)과 동일한 재료로 이루어진 것이 바람직하다. 예로서, 상기 기판(1)이 실리콘 웨이퍼로 이루어진 경우, 상기 더미 시트(20)도 실리콘으로 이루어진 것이 바람직하다.
상기 더미 시트(20)는 상기 자성 트레이(30) 상에 형성되어 있고, 상기 더미 시트(20) 상에 복수 개의 기판(1)이 안착될 수 있다. 다만, 경우에 따라서, 상기 더미 시트(20)가 복수 개의 기판(1)의 주변부 외곽에만 형성될 수도 있고 이 경우 복수 개의 기판(1)은 상기 자성 트레이(30) 상에 형성된다. 예로서, 상기 자성 트레이(30)에 안착홈이 형성되어 상기 안착홈 내에 기판(1)이 안착되는 경우, 상기 안착홈 내에는 상기 더미 시트(20)가 형성되지 않을 수 있고, 이때, 복수 개의 기판(1)은 상기 자성 트레이(30) 상에 형성된다.
도 5a 내지 도 5c는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 공정도로서, 이는 전술한 도 1에 따른 기판 지지 기구를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 동일한 도면 부호를 부여하였고, 동일한 구성에 대한 반복 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 5a에서 알 수 있듯이, 소정의 트레이(35) 상에 자성 시트(10)를 올려 놓고, 상기 자성 시트(10) 상에 기판(1)을 안착한다.
상기 자성 시트(10) 상에 기판(1)을 안착하는 공정은 소정의 픽커(50)를 이용하여 수행한다. 보다 구체적으로는, 소정의 픽커(50)가 상기 기판(1)을 홀딩(holding)하고 있는 상태로 상기 자성 시트(10) 쪽으로 하강하고, 그 후 상기 홀딩 상태를 해제함으로써, 상기 자성 시트(10) 상에 기판(1)을 안착한다.
이와 같은 픽커(50)에 의한 기판(1)의 홀딩은 진공흡착 방식 등 당업계에 공지된 방식을 이용할 수 있으며, 그에 더하여 본 발명에 따른 픽커(50)는 전자석과 같은 자성인가수단을 추가로 구비할 수 있는데, 이에 대해서는 후술하기로 한다.
상기 트레이(35)는 자성 특성이 없는 일반 트레이를 이용할 수 있으며, 상기 트레이(35) 상에는 복수 개의 자성 시트(10)가 올려지고, 복수 개의 자성 시트(10) 각각에 상기 기판(1)을 안착할 수 있다.
한편, 소정의 트레이(35) 상에 전술한 도 2에 따른 기판 지지 기구, 즉, 자성 시트(10) 상에 더미 시트(20)가 올려진 기판 지지 기구를 올려놓고, 상기 더미 시트(20) 상에 기판(1)을 안착하는 것도 가능하다.
한편, 경우에 따라서, 상기 자성 시트(10) 상에 기판(1)을 안착하고, 기판(1)이 안착된 상태의 자성 시트(10)를 상기 트레이(35) 상에 올려놓는 것도 가능하다.
다음, 도 5b에서 알 수 있듯이, 상기 기판(1)이 안착된 상태의 트레이(35)를 공정 챔버(60) 내로 로딩(loading)한 후 상기 기판(1)에 대한 공정 처리를 수행한다.
보다 구체적으로, 상기 공정 챔버(60) 내에는 서셉터(62)가 위치하고 있고, 상기 서셉터(62) 위에는 공정 처리를 위해 가스를 분사하기 위한 샤워 헤드(64)가 위치하고 있다. 따라서, 상기 트레이(35)를 상기 서셉터(62) 상에 로딩한 후, 상기 샤워 헤드(64)를 이용하여 상기 기판(1) 상에 박막층을 형성하거나 또는 상기 기판(1)에 대한 식각 공정을 수행하는 것과 같이 상기 기판(1)에 대한 공정 처리를 진행한다.
다만, 상기 기판(1)에 대한 공정 처리가 반드시 도시된 바와 같은 공정 챔버(60) 내에서 수행되어야 하는 것은 아니며, 공정 처리의 종류에 따라 다양한 공정 장비 내에서 공정 처리가 진행될 수 있다.
상기 트레이(35)를 상기 서셉터(62) 상에 로딩하는 공정은 당업계에 공지된 로봇암을 이용하여 수행할 수 있다.
다음, 도 5c에서 알 수 있듯이, 공정 처리가 완료된 이후, 상기 기판(1)이 안착된 상태의 트레이(35)를 공정 챔버(60) 외부로 언로딩(unloading)하고, 그 후, 상기 기판(1)을 상기 자성 시트(10)로부터 픽업(pick up)하여 분리한다.
상기 트레이(35)를 언로딩하는 공정은 당업계에 공지된 로봇암을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 기판(1)을 픽업하는 공정은 소정의 픽커(50)를 이용하여 수행한다. 보다 구체적으로는, 소정의 픽커(50)가 진공흡착 방식 등으로 상기 기판(1)을 홀딩(holding)한 상태로 상승함으로써, 상기 기판(1)을 상기 자성 시트(10)로부터 분리하게 된다. 다만, 상기 기판(1)은 상기 자성 시트(10)에 고정되어 있기 때문에, 단순한 진공흡착 방식 만으로는 상기 기판(1)을 상기 자성 시트(10)로부터 용이하게 분리하지 못할 수 있으며, 따라서, 상기 기판(1)의 용이한 분리를 위해 상기 픽커(50)는 전자석과 같은 자성인가수단을 추가로 구비하는 것이 바람직하다.
즉, 상기 픽커(50)가 상기 자성 시트(10) 상에 안착된 기판(1)과 접촉한 상태에서 상기 기판(1)에 자성을 인가함으로써, 보다 구체적으로는, 상기 자성 시트(10)의 자성보다 큰 자성을 상기 기판(1)에 인가함으로써, 상기 기판(1)을 상기 자성 시트(10)로부터 보다 용이하게 분리할 수 있게 된다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 공정도로서, 이는 전술한 도 3에 따른 기판 지지 기구를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다. 전술한 실시예와 중복되는 부분에 대한 설명은 생략하기로 한다.
우선, 도 6a에서 알 수 있듯이, 소정의 자성 트레이(30) 상에 기판(1)을 안착한다.
상기 자성 트레이(30) 상에 기판(1)을 안착하는 공정은, 전술한 실시예와 마찬가지로 소정의 픽커(50)를 이용하여 수행한다.
상기 자성 트레이(30) 상에는 복수 개의 기판(1)을 안착할 수 있다.
한편, 전술한 도 4에 따른 기판 지지 기구, 즉, 자성 트레이(30) 상에 더미 시트(20)가 올려진 기판 지지 기구를 이용할 수도 있다.
다음, 도 6b에서 알 수 있듯이, 상기 기판(1)이 안착된 상태의 자성 트레이(30)를 공정 챔버(60) 내로 로딩(loading)한 후 상기 기판(1)에 대한 공정 처리를 수행한다.
다음, 도 6c에서 알 수 있듯이, 공정 처리가 완료된 이후, 상기 기판(1)이 안착된 상태의 자성 트레이(30)를 공정 챔버(60) 외부로 언로딩(unloading)하고, 그 후, 상기 기판(1)을 상기 자성 트레이(30)로부터 픽업(pick up)하여 분리한다.
상기 기판(1)을 픽업하는 공정은 전자석과 같은 자성인가수단을 구비한 픽커(50)를 이용하여 수행할 수 있다.
도 7a 내지 도 7f는 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조공정을 보여주는 공정도이다.
우선, 도 7a에서 알 수 있듯이, 반도체 기판(100a)을 준비한다.
상기 반도체 기판(100a)은 실리콘 기판, 예로서 P형 실리콘 기판을 이용할 수 있다.
다음, 도 7b에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하여 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 요철구조를 형성한다.
상기 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하는 공정은 반응성 이온 에칭법(Reactive Ion Etching:RIE)을 이용할 수 있다. 상기 반응성 이온 에칭법을 이용할 경우에는 Cl2, SF6, NF3, HBr, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 주 가스로 이용하고, Ar, O2, N2, He, 또는 이들의 2 이상의 혼합물을 첨가 가스로 이용할 수 있다.
상기 반도체 기판(100a)의 일면을 식각하는 공정은, 전술한 도 5a 내지 도 5c 또는 도 6a 내지 도 6c에 따른 공정을 통해 수행할 수 있으며, 다만, 도 5b 또는 도 6b에 따른 공정시 반응성 이온 에칭 장비가 이용된다.
다음, 도 7c에서 알 수 있듯이, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층(100) 및 제2 반도체층(200)으로 이루어진 PN접합층을 형성한다. 즉, 상기 반도체 기판(100a)의 일면에 도펀트를 도핑하면, 도펀트에 의해 도핑되지 않은 제1 반도체층(100) 및 도펀트에 의해 도핑된 제2 반도체층(200)이 차례로 형성되어 PN접합을 이루게 된다.
예로서, 상기 반도체 기판(100a)이 P형 반도체층으로 이루어진 경우에는 N형 도펀트를 도핑함으로써, P형 반도체층으로 이루어진 제1 반도체층(100) 및 상기 제1 반도체층(100)의 일면에 N형 반도체층으로 이루어진 제2 반도체층(200)을 형성할 수 있다.
상기 도펀트를 도핑하는 공정은 고온확산법 또는 플라즈마 이온도핑법을 이용하여 수행할 수 있다.
상기 고온확산법을 이용하여 N형 도펀트를 도핑하는 공정은, 상기 반도체 기판(100a)를 대략 800℃이상의 고온의 확산로에 안치시킨 상태에서 POCl3 또는 PH3 등과 같은 N형 도펀트 가스를 공급하여 N형 도펀트를 상기 반도체 기판(100a)의 표면으로 확산시키는 공정으로 이루어질 수 있다.
상기 플라즈마 이온도핑법을 이용하여 N형 도펀트를 도핑하는 공정은, 상기 반도체 기판(100a)을 플라즈마 발생장치에 안치시킨 상태에서 POCl3 또는 PH3 등과 같은 N형 도펀트 가스를 공급하면서 플라즈마를 발생시키는 공정으로 이루어질 수 있다. 이와 같이 플라즈마를 발생시키면 플라즈마 내부의 인(P) 이온이 RF전기장에 의해 가속되어 상기 반도체 기판(100a)의 일면으로 입사하여 이온 도핑된다.
상기 플라즈마 이온도핑 공정 후에는 적절한 온도로 가열하는 어닐링 공정을 수행하는 것이 바람직하다. 그 이유는 상기 어닐링 공정을 수행하지 않을 경우에는 도핑된 이온이 단순한 불순물로 작용할 수 있지만, 상기 어닐링 공정을 수행하게 되면 도핑된 이온이 Si와 결합하여 활성화되기 때문이다.
상기 반도체 기판(100a)의 일면에 도펀트를 도핑하는 공정은, 전술한 도 5a 내지 도 5c 또는 도 6a 내지 도 6c에 따른 공정을 통해 수행할 수 있으며, 다만, 도 5b 또는 도 6b에 따른 공정시 장비 구성은 적절히 변경된다.
다음, 도 7d에서 알 수 있듯이, 상기 제2 반도체층(200) 상에 반사방지층(300)을 형성한다.
상기 제2 반도체층(200)의 상면이 요철구조로 형성됨에 따라 상기 반사방지층(300)도 요철구조로 형성된다.
상기 반사방지층(300)은 플라즈마 CVD법을 이용하여 실리콘질화물 또는 실리콘산화물로 형성할 수 있다.
상기 반사방지층(300)을 형성하는 공정은, 전술한 도 5a 내지 도 5c 또는 도 6a 내지 도 6c에 따른 공정을 통해 수행할 수 있으며, 다만, 도 5b 또는 도 6b에 따른 공정시 장비 구성은 적절히 변경된다.
다음, 도 7e에서 알 수 있듯이, 상기 반사방지층(300) 상에 제1 전극 물질(400a)을 도포하고, 상기 제1 반도체층(100) 상에 제2 전극 물질(600a)을 도포한다.
보다 구체적으로는, 상기 제2 반도체층(200)이 형성되지 않은 상기 반사방지층(300)의 상면에 제1 전극 물질(400a)을 도포하고, 상기 제2 반도체층(200)이 형성되지 않은 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 제2 전극 물질(600a)을 도포한다.
상기 제1 전극 물질(400a)은 태양광이 입사되는 면에 형성되므로, 상기 반사방지층(300)의 전면에 형성하지 않고 소정 패턴으로 형성하게 된다.
상기 제2 전극 물질(600a)은 태양광이 입사되는 면의 반대면에 형성되므로, 상기 제1 반도체층(100)의 전면에 형성할 수 있다. 다만, 경우에 따라서, 반사되는 태양광이 태양전지 내부로 입사될 수 있도록 하기 위해서, 상기 제2 전극 물질(600a)을 소정 패턴으로 형성할 수도 있다.
상기 제1 전극 물질(400a) 및 제2 전극 물질(600a)을 형성하는 공정은, 전술한 도 5a 내지 도 5c 또는 도 6a 내지 도 6c에 따른 공정을 통해 수행할 수 있으며, 다만, 도 5b 또는 도 6b에 따른 공정시 장비 구성은 적절히 변경된다.
다음, 도 7f에서 알 수 있듯이, 고온에서 열처리(firing)를 수행하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지의 제조를 완성한다.
고온에서 열처리를 수행하게 되면, 상기 제1 전극 물질(400a)이 상기 반사방지층(300)을 뚫고 상기 제2 반도체층(200)까지 침투함으로써, 상기 제2 반도체층(200)과 접촉하는 제1 전극(400)이 형성될 수 있다.
또한, 고온에서 열처리를 수행하게 되면, 상기 제2 전극 물질(600a)이 상기 제1 반도체층(100)의 하면으로 침투함으로써 상기 제1 반도체층(100)의 도펀트 농도보다 높은 도펀트 농도를 가지는 제3 반도체층(500)이 상기 제1 반도체층(100)의 하면에 형성되고, 상기 제3 반도체층(500)의 하면에 제2 전극(600)이 형성된다. 예를 들어, 상기 제1 반도체층(100)이 P형 반도체로 이루어진 경우, 상기 제3 반도체층(500)은 P+형 반도체층으로 이루어지게 된다.
이상은, 전술한 도 5a 내지 도 5c 또는 도 6a 내지 도 6c에 따른 공정을 이용하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 태양전지 제조공정에 대해서 설명하였지만, 본 발명에 따른 태양전지 제조공정이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
1: 기판 10: 자성 시트
20: 더미 시트 30: 자성 트레이
35: 트레이 50: 픽커
60: 공정 장비 62: 서셉터
100a: 반도체 기판 100: 제1 반도체층
200: 제2 반도체층 300: 반사방지층
400a: 제1 전극 물질 400: 제1 전극
500: 제3 반도체층 600a: 제2 전극 물질
600: 제2 전극

Claims (15)

  1. 기판이 안착되며, 상기 안착되는 기판을 고정할 수 있도록 자성 특성을 구비한 자성 플레이트를 포함하여 이루어진 기판 지지 기구.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자성 플레이트는 상기 기판과 접촉하는 접촉면 전체에 자성 특성을 구비한 것을 특징으로 하는 기판 지지 기구.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판 처리시 기판의 중앙부과 기판의 주변부 사이의 공정 불균일이 발생하는 것을 차단하기 위해서, 상기 기판의 주변부 외곽에서 상기 자성 플레이트가 노출되는 것을 방지하는 더미 시트가 추가로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 지지 기구.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 더미 시트는 상기 자성 플레이트의 전체 면에 형성되어 있고, 상기 더미 시트 상에 상기 기판이 안착되는 것을 특징으로 하는 기판 지지 기구.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 더미 시트는 상기 기판의 주변부 외곽에 대응하는 상기 자성 플레이트의 일부 면에 형성되어 있고, 상기 자성 플레이트 상에 상기 기판이 안착되는 것을 특징으로 하는 기판 지지 기구.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 더미 시트는 상기 기판과 동일한 재료로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 지지 기구.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 자성 플레이트는 하나의 기판을 지지하는 자성 시트 또는 복수 개의 기판을 지지하는 자성 트레이로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 지지 기구.
  8. 자성 특성을 구비한 자성 플레이트를 포함하여 이루어진 기판 지지 기구 상에 기판을 안착하는 공정;
    상기 기판에 대해서 공정 처리를 진행하는 공정; 및
    상기 기판 지지 기구로부터 상기 기판을 분리하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판을 안착하는 공정은, 상기 기판과 접촉하는 접촉면 전체에 자성 특성을 구비한 자성 플레이트를 이용하여 상기 기판을 상기 자성 플레이트 상에 고정하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 기판을 안착하는 공정은, 소정의 트레이 상에 자성 시트를 올려놓고, 상기 자성 시트 상에 기판을 안착하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 기판을 안착하는 공정은, 소정의 트레이 상에 자성 시트 및 더미 시트를 차례로 올려놓고, 상기 더미 시트 상에 기판을 안착하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 기판을 안착하는 공정은, 소정의 자성 트레이 상에 기판을 안착하는 공정으로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 기판을 분리하는 공정은, 자성인가수단을 구비한 픽커를 이용하여 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 픽커는 전자석을 구비하고 있고,
    상기 기판을 분리하는 공정은, 상기 픽커를 상기 기판과 접촉한 상태에서 상기 자성 플레이트의 자성보다 큰 자성을 상기 기판에 인가하는 공정을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 반도체 기판의 일면을 식각하여 상기 반도체 기판의 일면에 요철구조를 형성하는 공정;
    상기 반도체 기판의 일면에 도펀트를 도핑하여 제1 반도체층 및 상기 제1 반도체층 상에 제2 반도체층을 형성하는 공정;
    상기 제2 반도체층 상에 반사방지층을 형성하는 공정;
    상기 제1 반도체층과 전기적으로 연결되는 제1 전극을 형성하는 공정; 및
    상기 제2 반도체층과 전기적으로 연결되는 제2 전극을 형성하는 공정을 포함하여 이루어지며,
    이때, 상기 반도체 기판의 일면을 식각하는 공정, 상기 반도체 기판의 일면에 도펀트를 도핑하는 공정, 상기 반사방지층을 형성하는 공정, 상기 제1 전극을 형성하는 공정, 및 상기 제2 전극을 형성하는 공정 중 적어도 하나의 공정은, 전술한 제8항 내지 제14항 중 어느 하나의 기판 처리 방법에 의해 수행하는 것을 특징으로 하는 태양전지 제조방법.
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