KR20180020424A - The Cracker using Plasma processing method - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a deposition device provided with a plasma activation device including a cracker, capable of increasing reactivity by decomposing selenium or sulfur gas dispersed toward a specimen placed inside a process chamber to be bonded to one side of a lower portion of the process chamber to form a deposition thin film on a surface of the specimen. The deposition device provided with a plasma activation device comprises: a storage unit for storing the selenium or sulfur and evaporating the selenium or sulfur into gas; and a cracker unit connected to an upper portion of the storage unit to communicate with the upper portion of the storage unit and decomposing and activating the evaporated selenium or sulfur by using plasma energy. The deposition device of the present invention further comprises: a storage unit heater installed to surround an outer portion of the storage unit; and a gas injection port formed at one side of a lower end of the cracker unit to inject reaction gas for promoting decomposition of the selenium or sulfur gas.

Description

플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치{The Cracker using Plasma processing method}[0001] The present invention relates to a deposition apparatus having a plasma activating apparatus,

본 발명은 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 CIGS 결정 성장 등을 위한 공정 장치에 있어서 도가니에서 기화된 셀레늄 또는 황 등의 기체들을 더 작은 입자들로 활성화 시킬 때 사용되는 크래 커 장치에 플라즈마 처리 방식을 적용시킨 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치에 관한 것이다.  The present invention relates to a deposition apparatus having a plasma activating apparatus and more particularly to a process apparatus for CIGS crystal growth or the like which is used when activating gases such as selenium or sulfur vaporized in a crucible into smaller particles And a plasma activating apparatus to which a plasma processing method is applied to a cracker apparatus.

근래에 들어 화석 에너지 고갈이나 지구 온난화 문제 등으로 인하여 친환경 에너지 산업이 점차 주류 산업이 되어 가고 있다. 그 중에서 하나인 태양에너지를 전기에너지로 바꾸기 위한 태양전지 관련 산업 또한 그 연구 및 개발이 활발한데, 이러한 태양전지는 크게 태양열 전지와 태양광 전지로 나뉜다. 태양열 전지는 태양열을 이용해 터빈을 회전시킬 증기를 발생시키는 장치이며, 태양광 전지는 반도체 성질을 이용해 햇빛을 전기에너지로 변환시키는 장치이다. Recently, the eco-friendly energy industry is gradually becoming a mainstream industry due to fossil energy depletion and global warming problems. The research and development of the solar cell related industry for converting solar energy into electric energy is also active. Such solar cells are divided into solar cells and solar cells. A solar cell is a device that uses solar heat to generate steam to rotate a turbine. A solar cell is a device that converts sunlight into electrical energy using semiconductor properties.

태양전지를 만드는 방식은 결정형과 박막형의 두 가지로 나뉘는데, 결정형의 경우에는 원재료인 폴리실리콘을 얇게 자른 웨이퍼 위에 회로를 그리는 방식으로 광변환효율이 가장 좋다는 장점이 있지만 폴리실리콘 등 원재료 값이 비싸다는 단점이 있고, 반면, 박막형의 경우에는 유리 또는 플라스틱 판 위에 특수화합물질을 얇게 바르는 것으로 광변환효율이 떨어지는 단점은 있지만 원가가 싸다는 장점이 있다. Solar cells are divided into two types: crystalline and thin-film. In the case of crystalline silicon, a circuit is drawn on a thin wafer of polysilicon, which has the advantage of having the best light conversion efficiency. However, the cost of raw materials such as polysilicon is high On the other hand, in the case of the thin film type, the light conversion efficiency is lowered by thinly applying the special compound material on the glass or plastic plate, but it is advantageous in that the cost is low.

박막형은 어떤 화합물질을 쓰느냐에 따라 다양한 방식으로 나뉘는데, 그중에서도 셀렌화구리인듐갈륨(CIGS) 박막 방식은 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄 네 가지 물질로 전기를 만들어 내는 얇은 막을 만드는 방식이다. Thin-film type is divided into various ways depending on which compound is used. Among them, the selenium-copper indium gallium (CIGS) thin film method is a method of making a thin film which produces electricity using four materials of copper, indium, gallium and selenium.

이러한 CIGS 박막층을 형성하는 방법에는 다양한 기술이 적용되고 있는데, 증착공정을 기준으로 동시증발법(Co-Evaporation), 스퍼터링법(Sputtering), 전기도금법(Electroplating), 나노 잉크법(Nanoparticle ink) 등으로 분류할 수 있다. Various techniques have been applied to form the CIGS thin film layer. Co-evaporation, sputtering, electroplating, nanoparticle ink, Can be classified.

그 중에서도 스퍼터링법(Sputtering)은, 증착 되는 막 두께가 균일하고, 큰 면적의 타겟 이용이 가능하고, 박막의 밀착력이 우수하고, 다른 재료들의 사용에도 안정되고 균일한 성막속도를 갖는 장점이 있는 반면, 느린 성막속도와, 증착되는 박막의 불균일과 손상 발생 등의 단점을 갖는다.Among them, the sputtering method is advantageous in that the film thickness to be deposited is uniform, the target of a large area can be used, the adhesion of the thin film is excellent, the film is stable even with use of other materials, and the film forming speed is uniform , A slow deposition rate, unevenness of the deposited thin film, and damage.

CIGS 박막층을 형성하는 위와 같은 다양한 공정 중 스퍼터링법(Sputtering)이 사용되는 공정은 구체적으로 다음의 단계를 거치게 된다. 먼저, 통상적으로 몰리브덴 전극이 입혀진 소다회 유리 위에 상기 구리, 인듐, 갈륨, 셀레늄 네 가지 물질 중 먼저 구리, 인듐, 갈륨의 원소를 적정 비율로 진공 스퍼터링하여 전구체를 형성하는 공정 단계와, 다음으로 진공상태에서 기판을 고온으로 유지하면서 앞 공정에서 증착된 전구체를 수소화된 셀레늄 기체(H2Se)를 흘려 보내는 셀렌화 공정 단계를 거치게 된다. Among the various processes for forming the CIGS thin film layer, the process using the sputtering is specifically performed as follows. First, a process step of forming a precursor by vacuum sputtering an element of copper, indium and gallium among four kinds of copper, indium, gallium and selenium materials on a soda ash glass usually coated with a molybdenum electrode, A selenization process step is performed in which the precursor deposited in the previous process is flowed with hydrogenated selenium gas (H 2 Se) while maintaining the substrate at a high temperature.

다시 말하면, 위의 셀렌화 공정 단계는 셀레늄 가스 또는 셀렌화 수소 가스 분위기에서 열처리 공정을 수행하여 셀레늄과의 화학 결합 및 확산 과정을 통해 구리, 인듐, 갈륨 및 셀레늄 원소의 적정 조성 비율을 갖는 CIGS 화합물을 형성하는 공정을 말한다. 이러한 셀렌화 공정 단계에서는 CIGS 박막에 의한 태양전지의 효율을 높이기 위해 황을 공급하는 황화 공정을 병행하기도 한다. In other words, the above-mentioned selenization process step is a step of performing a heat treatment process in a selenium gas or a hydrogen selenide gas atmosphere to form a CIGS compound having an appropriate composition ratio of copper, indium, gallium and selenium through chemical bonding and diffusion with selenium . ≪ / RTI > In this selenization process step, a sulfurization process to supply sulfur is also performed in order to increase the efficiency of the solar cell by the CIGS thin film.

셀레늄 및 황은 CIGS 박막에 의한 태양전지 흡수층을 구성하는 주요물질이며, 흡수층 내에서 셀레늄 및 황 공공은 도너로 작용을 하므로 CIGS 박막에 의한 태양전지 흡수층의 P형 반도체 특성을 좌우하게 된다. 그러므로 CIGS 박막에 의한 태양전지 흡수층 내에서 셀레늄과 황의 조성을 제어하는 기술은 CIGS 박막에 의한 태양전지의 효율을 결정하는데 매우 중요한 기술이 된다.Selenium and sulfur are the main constituents of the solar cell absorption layer by the CIGS thin film, and since the selenium and the sulfur vacancies act as donors in the absorption layer, the characteristic of the P type semiconductor of the solar cell absorption layer by the CIGS thin film is dominated. Therefore, the technique of controlling the composition of selenium and sulfur in the solar cell absorbing layer by CIGS thin film is very important technology for determining the efficiency of solar cell by CIGS thin film.

여기서, 셀렌화 공정 단계 및 황화 공정 단계에서 셀레늄 또는 황을 공급하는 방법으로는, 수소화된 셀레늄 가스와 수소화된 황 가스를 소스로 활용하여 셀레늄 또는 황을 공급하는 방법과, 고체 물질인 셀레늄 또는 황을 소스로 하고 이들 물질을 직접 가열하여 증발시키는 방법 등이 있다. Here, as a method of supplying selenium or sulfur in the selenization step and the sulphurization step, there are a method of supplying selenium or sulfur using hydrogenated selenium gas and hydrogenated sulfur gas as a source and a method of supplying selenium or sulfur And a method in which these substances are directly heated and evaporated.

수소화된 셀레늄 및 황 가스를 이용하여 셀레늄 또는 황을 공급하는 방법은, 셀렌화 공정 및 황화 공정에서 수소화된 가스를 사용하고 이후 셀레늄 및 황을 수소화 가스에서 분해하는 과정을 거친다. 이 때, 수소화된 셀레늄 가스와 수소화된 황 가스는 독성을 띠기 때문에 별도의 열처리로에 넣고 가스를 공급하는 방식을 사용한다. 즉, 수소화된 셀레늄 가스와 수소화된 황 가스는 독성을 가지므로 위와 같은 별도의 열처리로 외에도 안전설비를 갖추기 위한 시설이 추가되어야 한다는 문제점이 있다. The method of supplying selenium or sulfur using hydrogenated selenium and sulfur gas involves the use of hydrogenated gas in the selenization process and the sulfidation process and subsequent decomposition of selenium and sulfur in the hydrogenation gas. At this time, since the hydrogenated selenium gas and the hydrogenated sulfur gas are toxic, they are fed into a separate heat treatment furnace to supply the gas. That is, since hydrogenated selenium gas and hydrogenated sulfur gas are toxic, there is a problem that a facility for equipping safety facilities in addition to the above-described separate heat treatment is added.

그리고 위와 같이 별도의 열처리로를 사용하기 때문에 스퍼터 등의 장비와 연동하여 동시 또는 연속 공정이 불가능한 문제점이 있고, 동시에 수소화된 가스를 계속 흘려줘야 하므로 공정 시간이 매우 길어지고 수소화된 다량의 셀레늄 및 황 기체가 필요하다는 문제점이 있다.In addition, since a separate heat treatment furnace is used as described above, there is a problem in that simultaneous or continuous process can not be performed in conjunction with equipment such as a sputtering machine. At the same time, since the hydrogenated gas must be continuously flown, the process time becomes very long, and hydrogenated selenium and sulfur There is a problem that gas is needed.

다음으로, 고체 물질인 셀레늄 또는 황을 소스로 하고 이들 물질을 직접 가열하여 증발시키는 방법은 고가의 수소화된 셀레늄 가스와 수소화된 황 가스를 이용하는 방법에 비하면 비교적 저렴하게 공정을 수행할 수 있고, 고체 소스인 셀레늄 또는 황을 증발시키는 장치가 복잡하지 않아 비용이 저렴한 장점이 있다. Next, a method of evaporating selenium or sulfur, which is a solid material, as a source and directly heating these materials, can be performed at a relatively low cost compared to a method using expensive hydrogenated selenium gas and hydrogenated sulfur gas, The source evaporating selenium or sulfur is not complicated and has a low cost advantage.

반면, 셀레늄 및 황의 경우에는 다른 금속에 비해 열전도도가 매우 낮기 때문에 증발되고 있는 수소화된 셀레늄 및 황 기체의 증발량, 즉, 빔 플럭스 제어를 위해서는 계속하여 온도를 고온으로 유지하여야만 하는 문제점이 있다. 더군다나 변화된 온도에 따라 셀레늄 및 황 기체의 빔 플럭스가 안정화되는데 상당한 시간이 요구되는 단점을 가지게 된다.On the other hand, in the case of selenium and sulfur, since the thermal conductivity is very low compared to other metals, there is a problem that the temperature of the evaporated hydrogenated selenium and sulfur gas must be kept at a high temperature continuously for controlling the beam flux. Furthermore, it takes a considerable amount of time to stabilize the beam flux of selenium and sulfur gas according to the changed temperature.

때문에, 일반적인 도가니에서 증발되는 셀레늄 또는 황 기체 증발량이 일정하지 않고 불안정하여 신뢰성 있는 셀레늄 또는 황 기체의 공급 속도를 확보하기 어렵다는 문제점이 있다.Therefore, the evaporation amount of selenium or sulfur gas evaporated in a general crucible is unstable and unstable, which makes it difficult to secure a reliable supply rate of selenium or sulfur gas.

그리고, 도가니에서 가열된 후 증발되는 셀레늄 또는 황 기체는 다원자분자 형태로 증발되므로 화학 반응성이 떨어지는 문제점이 있다. The selenium or the sulfur gas which is evaporated after being heated in the crucible is evaporated in the form of a polyatomic molecule, so that the chemical reactivity is deteriorated.

위와 같은 문제점을 해결하기 위해서는 셀레늄 및 황의 낮은 열전도도를 보완하여 반응성이 높은 분자 형태로 된 셀레늄 기체와 황 기체를 공급할 수 있도록 함으로써, 비교적 낮은 온도에서도 셀렌화 및 황화 공정을 수행할 수 있어 안정성을 확보할 수 있고 공정 시간을 단축할 수 있으며 소모되는 셀레늄 및 황 기체의 양을 줄일 수 있는 장치의 개발이 필요하다. In order to solve the above problems, it is possible to supply selenium gas and sulfur gas, which have high reactivity in molecular form, by complementing the low thermal conductivity of selenium and sulfur, so that the selenization and sulfuration process can be performed at a relatively low temperature. It is necessary to develop a device capable of reducing the amount of consumed selenium and sulfur gas, which can be secured and shortened in process time.

그 중에서도 종래에는 셀레늄 및 황 소스를 가열시킨 후 증발된 셀레늄 및 황 기체를 열분해 시킬 수 있는 크래커를 활용하여 왔다. Among them, conventionally, a cracker capable of pyrolyzing evaporated selenium and sulfur gas after heating the selenium and sulfur sources has been utilized.

도 1은 위와 같은 종래의 크래커를 도시한 것으로서, 하우징(10)과, 상기 하우징(10) 내부에 위치하고 외부를 감싸는 히터(21)가 장착되어 내부에 고체의 셀레늄 또는 황을 저장한 후 상부로 증발시키는 저장부(20)와 상기 저장부(20)의 상단과 연통되도록 연결되고 외부를 감싸는 히터(31)가 장착되어 상기 저장부(20)로부터 증발된 셀레늄 또는 황 기체를 열분해하여 상부로 이송할 수 있는 크래커부(30)를 포함하고 있다. FIG. 1 illustrates a conventional cracker as described above. Referring to FIG. 1, there is shown a conventional cracker, which includes a housing 10 and a heater 21 disposed inside the housing 10 to enclose the outside, storing solid selenium or sulfur therein, The selenium or sulfur vapor evaporated from the storage part 20 is thermally decomposed and transported to the upper part by mounting a heater 20 for evaporating and a heater 31 connected to the upper part of the storage part 20 so as to surround the outside, And a cracker portion (30) capable of performing a cracking process.

이러한 종래의 크래커는 셀레늄 및 황의 증발된 기체를 작은 분자들로 열분해할 수 있지만 그 이상의 작은 입자들로 크래킹시키기가 어렵고 동시에 셀레늄 및 황 기체를 크래킹시키는데는 상당한 고온이 필요하므로 공정 시간과 비용이 증가되는 문제점이 있다. These conventional crackers are capable of pyrolyzing evaporated gases of selenium and sulfur into small molecules, but are difficult to crack into smaller particles and at the same time require a considerably high temperature to crack selenium and sulfur gases, resulting in increased process time and cost .

관련 선행기술로는 한국공개특허 10-1391939호(등록일: 2014. 04. 28)가 있다. A related prior art is Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-1391939 (Registered on Apr. 28, 2014).

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로서, CIGS 박막 형성 공정 중 셀렌화 공정 및 황화 공정에 사용되는 공정 장치에서 셀레늄 및 황의 반응성을 높임으로써 비교적 낮은 온도에서도 셀렌화 및 황화 공정을 수행할 수 있어 안정성을 확보할 수 있고 공정 시간을 단축할 수 있으며 소모되는 셀레늄 및 황 기체의 양을 줄일 수 있는 장치인 크래커를 포함하는 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치를 제공하는데 그 목적이 있다. The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to improve the reactivity of selenium and sulfur in a process apparatus used for a selenization process and a sulphurization process in a CIGS thin film formation process, And more particularly, to a deposition apparatus provided with a plasma activating apparatus including a cracker, which is capable of reducing the amount of selenium and sulfur gas consumed and capable of securing stability and shortening the process time.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않는다.The technical objects to be achieved by the present invention are not limited to the above-mentioned technical problems.

상기 과제를 달성하기 위한 공정 챔버의 하부 일측에 결합되어서 시편의 표면에 증착 박막을 형성하기 위해 상기 공정 챔버 내부에 놓여진 상기 시편을 향해 분산되는 셀레늄 또는 황 기체를 분해하여 반응성을 높일 수 있는 본 발명의 일실시예인 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치는, 상기 셀레늄 또는 황을 저장하고 상기 셀레늄 또는 황을 기체로 증발시키는 저장부 및 상기 저장부의 상부와 연통되도록 연결되고 증발된 상기 셀레늄 또는 황을 플라즈마 에너지를 이용하여 분해 및 활성화 시키는 크래커부를 포함하되, 상기 저장부 외부를 감싸며 설치되는 저장부 히터와, 상기 크래커부 하단 일측에 형성되어 상기 셀레늄 또는 황 기체의 분해를 촉진하기 위한 반응 가스가 주입되는 가스주입구를 더 포함한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a method of separating selenium or sulfur gas dispersed toward a specimen placed in a process chamber to form a deposited thin film on a surface of a specimen, The deposition apparatus including the plasma activating apparatus includes a storage unit for storing the selenium or sulfur and evaporating the selenium or sulfur into a gas and the selenium or sulfur vapor connected to communicate with the upper part of the storage unit, And a cracker portion for decomposing and activating the selenium or sulfur gas by using energy, wherein a storage portion heater is installed to surround the outside of the storage portion, and a reaction gas formed at one side of the lower end of the cracker portion for promoting decomposition of the selenium or sulfur gas is injected And further includes a gas inlet.

구체적으로, 상기 크래커부 외부를 감싸며 설치되어 상기 크래커부 내부에 플라즈마를 발생시키는 고주파 유도 코일부와, 상기 크래커부 일측에 장착되고 상기 고주파 유도 코일부와 연결되는 고주파 전원 공급부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Specifically, the plasma display device further includes a high frequency induction coil part which surrounds the outside of the cracker part to generate plasma in the cracker part, and a high frequency power supply part which is mounted on one side of the cracker part and is connected to the high frequency induction coil part .

구체적으로, 상기 공정 챔버는, 상기 크래커부의 일측단에 연결되어 상기 공정 챔버 내부로 이송된 상기 셀레늄 또는 황 기체를 분산시키는 분산 노즐과, 상기 공정 챔버의 타측단에 형성되어 유입된 상기 셀레늄 또는 황 기체 중 일부를 상기 공정 챔버 외부로 배출하는 토출구 및 상기 공정 챔버 외부를 감싸며 설치되어 내부에 열을 공급하는 공정 챔버 히터를 더 포함하되, 상기 크래커부의 상부와 연통되도록 연결되어 상기 크래커부에서 분해되어 활성화 상기 셀레늄 또는 황 기체를 분산시켜 시편에 흘려주는 것을 특징으로 한다.Specifically, the process chamber may include a dispersion nozzle connected to one end of the cracker unit to disperse the selenium or the sulfur gas transferred into the process chamber, and a selenium or sulfur A discharge port for discharging a part of the gas to the outside of the process chamber and a process chamber heater installed around the process chamber for supplying heat to the inside of the process chamber and connected to the upper part of the cracker part, Activation The selenium or sulfur gas is dispersed and flowed in the specimen.

구체적으로, 상기 공정 챔버의 토출구와 연통되어 상기 토출구를 통하여 배출되는 상기 셀레늄 또는 황 기체를 상기 공정 챔버 외부로 배출하는 배기구 및 상기 배기구와 연결되어 배출되는 상기 셀레늄 또는 황 기체의 농도를 검출하는 감지 센서를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.Specifically, an exhaust port communicating with a discharge port of the process chamber and discharging the selenium or sulfur gas discharged through the discharge port to the outside of the process chamber, and a detection unit detecting the concentration of the selenium or sulfur gas discharged in connection with the discharge port Further comprising a sensor.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치는, 셀레늄 또는 황 소스를 가열한 후 증발시키는 저장부와 증발된 셀레늄 또는 황 기체를 더 작은 입자들로 분해하는 크래커부로 구성하되, 상기 크래커부를 고주파를 이용한 플라즈마 촉진 장치로 대체하여 열에너지 대신 플라즈마 에너지를 이용하여 다원자분자 형태의 셀레늄 또는 황 기체를 원자단위의 입자로 분리시킨 후 공정 챔버로 분산시킬 수 있도록 하고 있기 때문에 상대적으로 낮은 온도에서도 화학 반응성이 높은 셀레늄 또는 황 입자가 생성됨으로써 CIGS 박막층 형성을 위한 셀렌화 또는 황화 공정을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다. As described above, the deposition apparatus provided with the plasma activating apparatus of the present invention comprises a storage unit for heating the selenium or sulfur source and then evaporating the selenium or sulfur source, and a cracker unit for decomposing the evaporated selenium or sulfur gas into smaller particles, It is possible to replace the cracker unit with a plasma promoting apparatus using a high frequency to separate selenium or sulfur gas of a polyatomic molecular form into atomic grains using plasma energy instead of thermal energy, Selenium or sulfur particles having high chemical reactivity are generated even at a temperature, so that a selenization or sulfidation process for forming a CIGS thin film layer can be performed quickly and efficiently.

또한, 박막 태양전지 제조공정 단계에서 CIGS 박막 증착단계 후에는 상기 CIGS 박막 위에 버퍼층이 형성되는 단계가 이어지게 되는데 상기 버퍼층 형성 단계에서는 주로 CdS를 용액성장법을 사용하여 상기 버퍼층을 형성하므로 이전 공정과 연속 공정을 할 수 없고 화학 폐기물도 대량 발생되는 문제점이 있는 반면에, 본 발명의 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치는 건식법으로 ZnS 버퍼 또는 InS 버퍼 층을 만들 수 있도록 함으로써 위와 같은 문제점을 해결할 수 있는 효과가 있다. In addition, a step of forming a buffer layer on the CIGS thin film is continued after the CIGS thin film deposition step in the manufacturing process of the thin film solar cell. In the buffer layer formation step, since the buffer layer is formed mainly by CdS solution growth method, There is a problem that a process can not be performed and a large amount of chemical waste is generated. On the other hand, the deposition apparatus having the plasma activating apparatus of the present invention can form a ZnS buffer or InS buffer layer by a dry method, .

도 1은 종래의 셀렌화 공정 장치에 사용되는 크래커를 나타낸 개념도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치를 나타낸 개념도이다.
도 3은 도 2에 도시된 크래커를 공정 챔버에 결합한 것을 나타낸 개념도이다.1 is a conceptual view showing a cracker used in a conventional selenization process apparatus.
2 is a conceptual diagram illustrating a deposition apparatus having a plasma activation apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a conceptual diagram showing the coupling of the cracker shown in FIG. 2 to the process chamber.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호로 표시한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the drawings, the same components are denoted by the same reference symbols whenever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치를 나타낸 개념도로서, 공정 챔버의 하부 일측에 결합되어서 시편의 표면에 증착 박막을 형성하기 위해 상기 공정 챔버 내부에 놓여진 상기 시편을 향해 분산되는 셀레늄 또는 황 기체를 분해하여 반응성을 높일 수 있는 본 발명의 일실시예인 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치는, 상기 셀레늄 또는 황을 저장하고 상기 셀레늄 또는 황을 기체로 증발시키는 저장부(120) 및 상기 저장부(120)의 상부와 연통되도록 연결되고 증발된 상기 셀레늄 또는 황을 플라즈마 상태로 만들어 활성화된 기체로 분해하는 크래커부(140)를 포함하되, 상기 저장부(120) 외부를 감싸며 설치되는 저장부 히터(121)와, 상기 크래커부(140) 하단 일측에 형성되어 상기 셀레늄 또는 황 기체의 플라즈마 상태를 촉진하기 위한 반응 가스가 주입되는 가스주입구(130)를 더 포함한다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a deposition apparatus having a plasma activation apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic view of a deposition apparatus having a plasma activation apparatus according to an embodiment of the present invention. Which is an embodiment of the present invention which can increase the reactivity by decomposing selenium or sulfur gas which is dispersed toward selenium or sulfur gas, is provided with a storage unit for storing the selenium or sulfur and evaporating the selenium or sulfur into a gas, And a cracker 140 connected to the upper part of the storage part 120 and decomposing the evaporated selenium or sulfur into a plasma state to decompose the activated selenium into an activated gas, A selenium or sulfur gas plasma generated at the lower end of the cracker unit 140, A gas inlet 130, which is the reaction gas is injected to promote the state further includes.

저장부(120)는, 본 발명의 일실시예로서 내부가 비고 상부가 개방된 원기둥 형상을 갖고 하우징(110)의 내부에 위치할 수 있다. 여기서 저장부(120)의 형상을 본 발명의 일실시예로서 원기둥으로 한 것이며 이에 한정되지 않는다. 즉, 저장부(120)는 필요에 따라 삼각, 사각 또는 육각과 같은 다양한 모양의 다각 기둥으로도 제조될 수 있다. The storage unit 120 may be located inside the housing 110 in the shape of a cylinder having an opened top and a top as an embodiment of the present invention. Here, the shape of the storage part 120 is a cylindrical shape as an embodiment of the present invention, and the present invention is not limited thereto. That is, the storage unit 120 may be formed as a polygonal column having various shapes such as a triangular, square, or hexagonal shape, if necessary.

저장부(120)는, 내부에 저장된 셀레늄 또는 황을 가열시켜 증발시키는 용기의 역할을 한다. 때문에 고온에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 재질이 다양하게 사용될 수 있다. 예를 들어 세라믹 또는 금속 등의 하나 이상으로 합성된 물질로 이루어 질 수 있다. The storage unit 120 serves as a container for heating and evaporating selenium or sulfur stored therein. Therefore, various materials having heat resistance capable of withstanding high temperatures can be used. For example, a material synthesized from one or more of ceramics or metals.

저장부(120)는, 내부에 저장된 셀레늄 또는 황을 가열하기 위하여 외부를 감싸며 설치되는 저장부 히터(121)를 더 포함할 수 있다. The storage unit 120 may further include a storage unit heater 121 that surrounds the selenium or sulfur stored therein.

저장부 히터(121)는, 본 발명의 일실시예에서 열선 등으로 이루어질 수 있는데, 필요에 따라 저장부(120) 외부를 감싸는 열선은 다양한 배치로 이루어 질 수 있다. 열선에 전기를 인가하면 열선이 전기저항에 의해 가열되고 가열된 열선에서 방사되는 적외선에 의한 전도열 및 복사열을 통해 저장부(120)가 가열된다. 마지막으로 저장부(120) 내부에 담긴 셀레늄 또는 황이 가열되어 증발하게 된다. 이와 같이 일실시예로서 셀레늄 또는 황이 소스로 사용될 때에 저장부 히터(121)는 상온에서 최대 섭씨 400도까지 발열하게 된다.In an embodiment of the present invention, the storage unit heater 121 may be formed of heat rays or the like, and the heat rays surrounding the storage unit 120 may be arranged in various arrangements as needed. When electricity is applied to the hot wire, the hot wire is heated by the electric resistance, and the storage part 120 is heated through the heat of conduction and radiation by the infrared rays radiated from the heated hot wire. Finally, selenium or sulfur contained in the storage part 120 is heated and evaporated. As described above, when selenium or sulfur is used as a source, the storage heater 121 generates heat at a maximum temperature of 400 ° C at room temperature.

크래커부(140)는, 일단은 저장부(120)의 상부, 즉 개방된 부분과 연통되도록 결합되어 하우징(110) 외부로 연장되고, 타단은 후술하게 될 공정 챔버(160)의 일측에 연통되도록 결합된다. 또한, 크래커부(140)는 내부가 비어 있는 원기둥 형상을 갖는데, 이러한 본 발명의 일실시예로서 원기둥 형상에 한정되지 않고 필요에 따라 삼각, 사각 또는 육각과 같은 다양한 모양의 다각 기둥으로도 제조될 수 있다. The cracker part 140 is connected to the upper part of the storage part 120 so as to communicate with the upper part of the storage part 120 so as to extend outside the housing 110 and the other end to be connected to one side of the processing chamber 160 . The cracker unit 140 has a cylindrical shape with an empty interior. As an embodiment of the present invention, the cracker unit 140 is not limited to a cylindrical shape, but may be manufactured as a polygonal column having various shapes such as a triangular shape, a square shape, or a hexagonal shape .

크래커부(140)는 저장부(120)에서 가열된 후 다원자분자 형태로 증발된 상기 셀레늄 또는 황 기체를 플라즈마 상태로 만들어 단분자 또는 원자단위로 분해하여 활성화 기체로 만드는 역할을 한다. 때문에 상술한 저장부(120)에서와 마찬가지로 고온에 견딜 수 있는 내열성을 갖는 재질이 다양하게 사용될 수 있다. 예를 들어 세라믹 또는 금속 등의 하나 이상으로 합성된 물질로 이루어 질 수 있다. The cracker unit 140 serves to convert the selenium or the sulfur gas evaporated in the form of polyatomic molecules into a plasma state after being heated in the storage unit 120 and to decompose the selenium or the sulfur into single molecules or atomic units to make the activated gas. Therefore, as with the storage unit 120 described above, various materials having heat resistance that can withstand high temperatures can be used. For example, a material synthesized from one or more of ceramics or metals.

크래커부(140)는 하단의 측면에 형성되어 상기 셀레늄 또는 황 기체의 플라즈마 상태를 촉진하기 위한 반응 가스가 주입되는 가스주입구(130)를 더 포함할 수 있다.The cracker unit 140 may further include a gas inlet 130 formed at a lower side of the lower end to inject a reactive gas for promoting the plasma state of the selenium or sulfur gas.

가스주입구(130)를 통하여 크래커부(140)에 주입된 반응 가스는 크래커부(140)에서 에너지를 받아 가열되고, 가열된 반응 가스는 플라즈마 상태가 되어서 반응 가스에서 분리된 전자가 크래커부(140) 내부의 다원자분자 형태로 증발된 셀레늄 또는 황 기체와 충돌이 일어나도록 하여, 다원자분자 형태의 셀레늄 또는 황 기체는 단분자 형태로 분리되거나 더 나아가 원자 단위 상태가 될 수 있다. The reaction gas injected into the cracker unit 140 through the gas inlet 130 is heated by the energy from the cracker unit 140 and the heated reactant gas enters the plasma state so that electrons separated from the reaction gas are introduced into the cracker unit 140 ), The selenium or sulfur gas in the form of a polyatomic molecule can be separated into a monomolecular form or further into an atomic unit state by causing collision with selenium or sulfur gas evaporated in the form of a polyatomic molecule inside.

이와 같이 반응 가스의 제어를 통해 플라즈마 발생 정도를 제어하게 되는데, 본 발명의 일실시예에 따르면 상기 반응 가스로는 플라즈마 발생 기체로 많이 사용되는 아르곤(Ar)이 사용 될 수 있고, 아르곤(Ar) 뿐만 아니라 다른 불활성 기체들도 반응 가스로 사용될 수 있음은 물론이다.According to an embodiment of the present invention, argon (Ar), which is often used as a plasma generating gas, may be used as the reaction gas, and argon Of course, other inert gases may also be used as the reactant gas.

크래커부(140)는, 본 발명의 일실시예에 따르면 외부를 감싸며 설치되어 상기 크래커부(140) 내부에 고주파를 발생시켜 다원자분자 형태로 증발된 셀레늄 또는 황 기체를 단분자 또는 원자 단위로 상태로 분리시킬 수 있는 고주파 유도 코일부(150)와, 상기 크래커부(140) 일측에 장착되고 상기 고주파 유도 코일부(150)와 연결되는 고주파 전원 공급부(151)를 더 포함할 수 있다. According to an embodiment of the present invention, the cracker unit 140 surrounds the outer surface of the cracker unit 140 to generate high frequency waves, thereby generating selenium or sulfur gas evaporated in the form of polyatomic molecules in a single molecule or atomic unit Frequency induction coil part 150 that can be separated from the cracker part 140 and a high frequency power supply part 151 mounted on one side of the cracker part 140 and connected to the high frequency induction coil part 150. [

여기서, 크래커부(140) 내부는 다원자분자 형태로 증발된 셀레늄 또는 황 소스 기체들이 단분자 또는 원자 단위화 되는 것으로, 이온화 되어 분리된 전자의 가속으로 인한 충돌의 영향으로 상기 크래커부(140) 내부는 단분자 또는 원자 단위화된 소스 기체 입자와 전자, 그리고 중성원자나 광자 등의 여러 입자가 혼재되어 있게 된다. Herein, the inside of the cracker unit 140 is monomolecularly or atomically unitized with selenium or sulfur source gases vaporized in the form of polyatomic molecules. The ionized selenium or sulfur source gases are ionized to cause the cracker unit 140, Inside, there is a mixture of single or atomized source gas particles, electrons, and various particles such as neutrals or photons.

단분자 또는 원자단위 입자로 분해된 소스 기체들은 후술하는 공정 챔버(160)내에서 화학 반응을 일으키기 좋도록 활성화가 되는데, 그 구체적인 과정은 다음과 같다.The source gases decomposed into monomolecular or atomic unit grains are activated to cause a chemical reaction in the process chamber 160, which will be described in detail below.

먼저, 크래커부(140) 내에서 플라즈마 상태가 된 반응 가스의 분리된 전자가 저장부(120)에서 가열된 후 다원자분 형태로 증발된 상기 셀레늄 또는 황 기체와 충돌하여 다원자분자 형태로 증발된 셀레늄 또는 황 기체를 단분자 형태로 분해하고 더 나아가 원자단위로 분해한다.First, the separated electrons of the reactive gas in the plasma state in the cracker unit 140 are heated in the storage unit 120 and collide with the selenium or the sulfur vapor evaporated in the form of a multi-atomic form, Decomposes the selenium or sulfur gas into a monomolecular form and further decomposes into an atomic unit.

또한, 다원자분 형태의 셀레늄 또는 황 기체가 직접 플라즈마 상태가 될 수도 있다. In addition, the selenium or sulfur gas of the polyatomic form may be in a plasma state directly.

즉, 플라즈마 상태의 전자와 소스 기체와의 충돌 또는 고주파 에너지에 의해 소스 기체가 다원자분자 형태에서 단분자 형태로, 다시 원자단위의 입자로 분리되는 현상이 일어난다. 때문에 상기 소스 기체는 더욱 활성화 된다. That is, a phenomenon occurs in which the source gas is separated into a monomolecular form in the form of a polyatomic molecule and then into an atomic unit again by the collision or high-frequency energy between the electrons in the plasma state and the source gas. The source gas is further activated.

또한, 크래커부(140) 내에는 전자와 소스 기체 원자 간의 충돌에 의하여 상기 소스 기체 원자를 이온화시키기엔 부족하지만 상기 소스 기체 원자 내부의 전자를 더 높은 에너지를 가진 궤도로 이동시키기는 여기 현상이 일어나기도 한다. Further, in the cracker unit 140, an excitation phenomenon occurs in which electrons in the source gas atoms are moved to a higher energy orbit, although it is insufficient to ionize the source gas atoms by collision between electrons and source gas atoms. Also.

여기된 소스 기체 원자는 전자가 본래 있어야 할 궤도 보다 높은 곳에 있기 때문에 매우 불안정하여 후술하게 될 시편(2) 상부면에 CIGS층을 형성하기 위한 화학반응에 참가할 수 있는 확률을 높일 수 있게 된다. The excited source gas atoms are highly unstable because they are located above the orbit where the electrons should be intrinsic, so that the probability of participating in a chemical reaction to form a CIGS layer on the upper surface of the specimen 2 to be described later can be increased.

다시 말하면, 크래커부(140)가 비활성 기체인 반응 가스를 플라즈마 상태로 만들면 이러한 반응 가스는 소스 기체들을 화학적으로 활성화된 단분자, 또는 원자단위의 입자들로 분해하게 된다. In other words, when the cracker unit 140 turns the reactive gas, which is an inert gas, into a plasma state, the reactive gas decomposes the source gases into chemically activated single molecules or atomic particles.

반면, 기존의 CIGS 박막 성장을 위해 셀렌화 공정 및 황화 공정에 사용된 크래커는 저장부에서 다량체, 즉 다원자분자 형태로 증발된 기체에 열에너지를 가하여 이합체 및 단량체로 분해하였다. 때문에 열분해에 필요한 고온의 열에너지가 필요함에 따라 공정 비용과 시간이 증가되었다. On the other hand, the crackers used in the selenization process and the sulfidation process for the conventional CIGS thin film decomposition into dimer and monomers by applying thermal energy to the vapor, which is vaporized in the form of polyatomic molecules in the storage part. Because of the high thermal energy required for pyrolysis, process costs and time have increased.

본 발명의 일실시예인 CIGS 박막 성장을 위해 셀렌화 공정 및 황화 공정에 사용되는 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치는 플라즈마 에너지를 이용하여 소스 기체인 셀레늄 또는 황 기체를 이합체 및 단량체로 분해함은 물론이고 원자단위의 입자 상태로 만들어서 화학 반응성을 더 높일 수 있도록 함과 동시에 낮은 온도에서도 증착 공정이 가능하여 공정 비용과 시간을 단축할 수 있다. A deposition apparatus equipped with a plasma activation apparatus used for a selenization process and a sulphurization process for CIGS thin film growth, which is an embodiment of the present invention, decomposes selenium or sulfur gas, which is a source gas, into a dimer and a monomer by using plasma energy And it is possible to increase the chemical reactivity by making it into an atomic unit particle state, and at the same time, the deposition process can be performed even at low temperature, which can shorten the process cost and time.

고주파 유도 코일부(150)는, 크래커부(140) 외부 둘레에 다수회 감기는 원주형태의 유도코일에 의해 유기되는 고주파 전자장을 이용하는 유도 플라즈마를 크래커부(140) 내부에 생성하게 한다. The high frequency induction coil part 150 generates induction plasma inside the cracker part 140 using a high frequency electromagnetic field induced by a circumferential induction coil having a plurality of turns around the outer circumference of the cracker part 140.

고주파 유도 코일부(150)에서 크래커부(140)의 일측에 전기가 인가되는 부분에는 고주파 전원 공급부(151)가 연결되고, 크래커부(140)의 타측에는 잔류 전기를 방출시키기 위하여 접지된 상태로 구성될 수 있다. A high frequency power supply part 151 is connected to a part of the high frequency induction coil part 150 where electricity is applied to one side of the cracker part 140 and a high frequency power supply part 151 is connected to the other side of the cracker part 140 in a grounded state Lt; / RTI >

상기 고주파 전원 공급부(151)는 파워부와 정합기로 구성될 수 있다. The high-frequency power supply unit 151 may include a power unit and a matching unit.

고주파 유도 코일부(150)에 고주파 전류를 흘리면, 같은 주기로 변화하는 유도자계화 함께 유도전류가 크래커부(140)에 흘러 저항열이 발생하여 내부 기체를 플라즈마 상태로 만드는 역할을 한다. When a high-frequency current is supplied to the high-frequency induction coil part 150, induction currents that flow in the same period are induced and flow into the cracker part 140 to generate resistance heat, thereby converting the internal gas into a plasma state.

구체적으로, 고주파 유도 코일부(150)를 크래커부(140) 외부에 다수회 감고 임피던스 정합회로를 통해 100KHz ~ 100MHz 범위의 고주파 전원 공급부(151)에 연결하면, 이때 시변 자기장이 나타나고 이러한 시변 자기장에 의해 유기된 방위각 방향 전장이 주입된 기체를 절연파괴 시킨 후 고주파 유도 코일부(150)에 흐르는 전류와는 반대 방향의 원형 전류를 구동하여 방전을 유지시키면서 내부 기체를 플라즈마 상태로 만들 수 있도록 한다. More specifically, when the high frequency induction coil part 150 is wrapped around the cracker part 140 a plurality of times and connected to the high frequency power supply part 151 in the range of 100 KHz to 100 MHz through the impedance matching circuit, a time-varying magnetic field appears at this time, Directional electric field induced by the azimuthal direction electric field is destroyed, and a circular current in the direction opposite to the electric current flowing in the high frequency induction coil unit 150 is driven to maintain the discharge, thereby making the internal gas into a plasma state.

여기서, 고주파 유도 코일부(150)의 흐르는 전류의 주파수 범위는 본 발명의 일실시예에 불과하고 다양한 증착 장비 및 공정에 따라 변용될 수 있음은 물론이다. 이는, 고주파 유도 코일부(150)의 흐르는 전류의 주파수를 증가시키면 플라즈마 밀도가 증가하고 전자온도는 감소하는 특성을 가지기 때문에 증착막의 질 개선, 증착 속도의 증가 등이 가능하지만 주파수 정합이 어려워지고 플라즈마 균일도가 저하되는 단점이 있으므로 획일적으로 정해지는 것이 아니기 때문이다. Here, it is a matter of course that the frequency range of the current flowing through the high frequency induction coil part 150 is only an embodiment of the present invention and can be changed according to various deposition equipment and processes. This is because, by increasing the frequency of the current flowing through the high frequency induction coil part 150, plasma density increases and electron temperature decreases, it is possible to improve the quality of the deposited film and increase the deposition rate. However, This is because it is not uniformly determined because there is a disadvantage that the uniformity is lowered.

본 발명의 일실시예로서 크래커부(140) 내부에서는 저장부(120)에서 증발된 다원자분자 형태의 셀레늄 또는 황 소스 기체에 에너지가 가해지고, 에너지가 가해진 상기 소스 기체는 화학적 활성이 높은 원자단위의 입자로 분해된다. As an embodiment of the present invention, in the cracker unit 140, energy is applied to the selenium or sulfur source gas in the form of polyatomic molecules evaporated in the storage unit 120, and the source gas to which the energy is applied is a high- Unit particles.

또한, 이와 같이 소스 기체가 크래커부(140) 내부를 관통할 때 원자단위로 분해되어 활성을 가지게 됨으로써 후술하게 될 공정챔버(160) 내부로 급격히 분산될 수 있을 뿐만 아니라, 급격하게 분산된 이러한 소스 기체는 밀도가 높아져 공정챔버(160) 내부에 균일하게 분포될 수 있다. In addition, when the source gas passes through the inside of the cracker unit 140, it is decomposed into atoms and becomes active, so that the source gas can be rapidly dispersed into the process chamber 160, which will be described later, The gas can be uniformly distributed in the process chamber 160 with a high density.

도 3은 도 2에 도시된 크래커를 공정 챔버에 결합한 것을 나타낸 개념도로서, 공정 챔버(160)는, 상기 크래커부(140)와 연결된 일측단에 형성되어 다원자분자 형태로 증발된 입자들을 원자단위 입자로 분해하여 활성화된 상기 셀레늄 또는 황 기체를 분산시키는 분산 노즐(162)과, 상기 공정 챔버(160)의 타측단에 형성되어 유입된 상기 활성화된 상기 셀레늄 또는 황 중 일부를 상기 공정 챔버(160) 외부로 배출하는 토출구(163) 및 상기 공정 챔버(160) 외부를 감싸며 설치되어 내부에 열을 공급하는 공정 챔버 히터(161)를 더 포함할 수 있다. FIG. 3 is a conceptual view showing the process of coupling the cracker shown in FIG. 2 to the process chamber. The process chamber 160 is formed at one end connected to the cracker unit 140, A dispersion nozzle 162 for dispersing the activated selenium or sulfur gas into particles and a part of the activated selenium or sulfur introduced at the other end of the processing chamber 160 is introduced into the processing chamber 160 And a process chamber heater 161 enclosing the process chamber 160 and supplying heat to the inside of the process chamber 160.

먼저, 본 발명의 일실시예에서는 다원자분자 형태로 증발된 소스 기체인 셀레늄 또는 황 기체가 크래커부(140)에서 원자단위의 입자로 되거나, 가스 주입구(130)에 주입된 반응 가스에서 분리된 전자와 충돌한 후 단분자 또는 원자단위 의 입자로 분해되어서 상부에 연결된 공정 챔버(160)로 이송된다. First, in one embodiment of the present invention, selenium or sulfur gas, which is a source gas evaporated in the form of a polyatomic molecule, may be converted into atomic grains in the cracker unit 140, separated from the reaction gas injected into the gas inlet 130 Collides with electrons, and is then decomposed into monomolecular or atomic unit particles and transferred to the process chamber 160 connected to the upper part.

공정 챔버(160)는 세라믹 재질로 이루어질 수 있으며, 내부 중앙 하부에는 시편(2)이 위치할 수 있도록 한 구조를 갖으며, 상기 크래커부(140)의 상부와 연통되도록 연결되어 상기 크래커부(140)에서 분해된 상기 셀레늄 또는 황 기체를 분산시켜 시편(2)에 흘려주도록 할 수 있다.The process chamber 160 may be made of a ceramic material and has a structure in which the specimen 2 can be positioned at the lower center of the inner portion. The process chamber 160 is connected to the upper portion of the cracker unit 140, The selenium or the sulfur gas decomposed in the test piece 2 may be dispersed and flowed to the test piece 2.

다시 말하면, 공정 챔버(160)가 크래커부(140)와 연결된 부분은 분산 노즐(162)이 위치하고 있어 상기 소스 기체인 셀레늄 또는 황 기체가 공정 챔버(160) 내부로 분출 되어 확산 되어서 공정 챔버(160) 중앙 하단에 위치한 시편(2)의 표면으로 향하게 된다. 따라서 시편(2)의 상부 면에는 상기 셀레늄 또는 황 기체의 박막이 형성될 수 있다.In other words, the portion where the process chamber 160 is connected to the cracker unit 140 is positioned with the dispersion nozzle 162, so that the selenium or the sulfur gas as the source gas is injected into the process chamber 160 and diffused into the process chamber 160 ) To the surface of the specimen 2 located at the lower center. Therefore, a thin film of selenium or sulfur gas may be formed on the upper surface of the test piece 2.

여기서, 시편(2)은 태양 전지를 형성하는 반도체 기판이 될 수 있는데, 이러한 반도체 기판은 글라스로 이루어진 하부층, 몰리브덴 전극층, CIGS층으로 구성될 수 있다. Here, the test piece 2 may be a semiconductor substrate forming a solar cell, which may be composed of a lower layer made of glass, a molybdenum electrode layer, and a CIGS layer.

상기 하부층은 상기 글라스 이외에 스테인레스판 등의 금속 기판, 폴리아미드 수지 기판 등을 사용할 수도 있다. As the lower layer, a metal substrate such as a stainless plate, a polyamide resin substrate, or the like may be used in addition to the glass.

상기 전극층은, 예시한 몰리브덴 이외에도 티탄, 크롬 등의 고내식성, 고융점의 금속으로 형성될 수도 있다. The electrode layer may be formed of a metal having high corrosion resistance and high melting point, such as titanium or chromium, in addition to the molybdenum exemplified.

CIGS층은, P형 CIS계 광흡수층을 나타내고, I-III-VI 2족 칼코파이라이트 구조의 박막으로서, CuInSe2, Cu(InGa)Se2, Cu(InGa)(SSe)2 등의 다원 화합물 반도체 박막이 사용될 수 있다. CIGS layer, shows a P-type CIS-based light absorption layer, a I-III-VI 2 group knife kopayi thin film of a light structure, CuInSe 2, Cu (InGa) Se 2, Cu (InGa) (SSe) multi Compound 2, etc. A semiconductor thin film may be used.

위의 공정 과정 중에, 공정 챔버 히터(161)가 상기 공정 챔버(160) 외부를 감싸며 설치되어 내부에 열을 공급함으로써 소스인 셀레늄 또는 황 기체를 더욱 활성화할 수 있도록 한다. During the above process, a process chamber heater 161 is installed around the process chamber 160 to supply heat to the inside of the process chamber 160 to further activate the source of selenium or sulfur gas.

따라서, 공정 챔버(160) 내부로 유입된 활성화된 소스인 셀레늄 또는 황 기체가 위의 공정 과정을 거치면서 시편(2)에 흡착되고 상기 공정 챔버 히터(161)에 의하여 최대 섭씨 700도의 열처리에 의한 화학 반응을 통하여 시편(2) 상부 면에 CIGS층이 생성될 수 있다. Accordingly, selenium or sulfur gas, which is an activated source introduced into the process chamber 160, is adsorbed to the specimen 2 through the process described above, and is heated by the process chamber heater 161 by heat treatment at a maximum temperature of 700 degrees Celsius A CIGS layer may be formed on the upper surface of the test piece 2 through a chemical reaction.

토출구(163)는, 상기 공정 챔버(160)의 타측단에 형성되어서 공정 챔버(160)를 관통하면서 위의 공정 과정을 거치고 남은 셀레늄 또는 황 기체 중 일부가 상기 공정 챔버(160) 외부로 배출할 수 있도록 한다. The discharge port 163 is formed at the other end of the process chamber 160 and passes through the process chamber 160. After the above process is performed, a part of the remaining selenium or sulfur gas is discharged to the outside of the process chamber 160 .

공정 챔버(160)의 또 다른 하단측에는 배기구(170)가 공정 챔버(160) 내부와 연통되도록 결합되어 있다. At the other lower end of the process chamber 160, an exhaust port 170 is coupled to communicate with the interior of the process chamber 160.

즉, 배기구(170) 토출구(163)와 연통되고 상기 토출구(163)를 통하여 배출되는 상기 분해 후 활성화된 상기 셀레늄 또는 황 기체를 외부로 배출하게 된다. 이때, 배기구(170) 내부에는 감지 센서(180)가 장착되어 있어서, 배출되는 상기 분해된 후 활성화된 상기 셀레늄 또는 황 기체의 농도를 검출할 수 있다. That is, the selenium or sulfur activated after the decomposition, which is communicated with the discharge port 163 of the discharge port 170 and discharged through the discharge port 163, is discharged to the outside. At this time, the detection sensor 180 is installed in the exhaust port 170, so that the concentration of the selenium or sulfur gas that is activated after decomposition can be detected.

다시 말하면, 반응 챔버(160) 내부에서 셀렌화 화학 반응 또는 황화 화학 반응에 참여하지 못한 잔류 셀레늄 또는 황이 시편(2)에 흡착되지 못하고 토출구(163)로 배출되면서 감지 센서(180)에 쌓이게 된다.In other words, residual selenium or sulfur which has not participated in the selenization chemical reaction or the sulfidation chemical reaction in the reaction chamber 160 is not adsorbed on the specimen 2, and is discharged to the discharge port 163 and accumulated in the detection sensor 180.

감지 센서(180)에 쌓이는 활성화된 기체의 적층 두께를 모니터링 함으로써 공정 반응 중 활성화된 기체의 증착 속도를 측정하는 것이 가능하다. 또한, 이러한 감지 센서(180)는 전송되는 신호를 처리하기 위한 신호 처리 장치 및 외부 표시 장치와 연결 될 수 있다. It is possible to measure the deposition rate of the activated gas during the process reaction by monitoring the stack thickness of the activated gas accumulated in the detection sensor 180. [ In addition, the sensing sensor 180 may be connected to a signal processing device and an external display device for processing signals to be transmitted.

한편, 박막 태양전지 제조공정 단계는, CIGS 박막 증착단계 후에 상기 CIGS 박막 위에 버퍼층이 형성되는 단계 및 상기 버퍼층 위에 상부 전극층을 형성하는 단계를 포함한다. The thin film solar cell fabrication process step includes forming a buffer layer on the CIGS thin film after the CIGS thin film deposition step and forming an upper electrode layer on the buffer layer.

상기 버퍼층 형성 단계는 종래에 주로 CdS를 용액성장법을 사용하여 상기 버퍼층을 형성하였다. 그런데, 버퍼층 형성 단계에서의 용액성장법은 이전 공정인 CIGS 박막 증착단계와 연속 공정을 할 수 없고 화학 폐기물도 대량 발생되는 문제점이 있다.In the buffer layer forming step, the buffer layer is formed by using CdS solution growth method. However, the solution growth method in the buffer layer formation step can not perform the CIGS thin film deposition step and the continuous process, and chemical waste is also generated in a large amount.

반면, 본 발명의 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치를 이용하게 되면, 건식법으로 ZnS 버퍼 또는 InS 버퍼 층을 만들 수 있기 때문에, ZnS 버퍼 또는 InS 버퍼 층을 형성하는데 황을 이용할 수 있게 되어 이전 CIGS 박막 증착 공정과 연속 공정을 할 수 있고 화학 폐기물의 발생도 최소화 할 수 있는 효과가 있다.On the other hand, when the deposition apparatus provided with the plasma activating apparatus of the present invention is used, since a ZnS buffer or InS buffer layer can be formed by a dry method, sulfur can be used to form a ZnS buffer or an InS buffer layer, The deposition process and the continuous process can be performed, and the occurrence of chemical waste can be minimized.

특히, ZnS 버퍼를 미량의 산소가 함유된 Zn(O)S 형태로 형성하게 되면 태양전지의 효율이 높아지는 장점이 있는데, 본 발명의 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치를 이용하게 되면 Zn(O)S 버퍼층을 제조하기 위해서 부가적인 장치나 공정이 필요 없이 주입되는 반응가스에 약간의 산소를 추가 주입하면 되므로 간단하게 해결할 수 있다. Particularly, when the ZnS buffer is formed into a Zn (O) S form containing a small amount of oxygen, the efficiency of the solar cell is increased. When the deposition apparatus having the plasma activating apparatus of the present invention is used, S buffer layer, it is necessary to add a small amount of oxygen to the reaction gas to be injected, so that it can be solved easily.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명의 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치는, 셀레늄 또는 황 소스를 가열한 후 증발시키는 저장부와 증발된 셀레늄 또는 황 기체를 더 작은 입자들로 분해하는 크래커부로 구성하되, 상기 크래커부를 고주파를 이용한 플라즈마 촉진 장치로 대체하여 열에너지 대신 플라즈마 에너지를 이용하여 다원자분자 형태의 셀레늄 또는 황 기체를 원자단위의 입자로 분리시킨 후 공정 챔버로 분산시킬 수 있도록 하고 있기 때문에 상대적으로 낮은 온도에서도 화학 반응성이 높은 셀레늄 또는 황 입자가 생성됨으로써 CIGS 박막층 형성을 위한 셀렌화 또는 황화 공정을 신속하고 효율적으로 수행할 수 있는 효과가 있다. As described above, the deposition apparatus equipped with the plasma activating apparatus of the present invention comprises a storage unit for heating the selenium or sulfur source and then evaporating the selenium or sulfur source, and a cracker unit for decomposing the evaporated selenium or sulfur gas into smaller particles, It is possible to replace the cracker unit with a plasma promoting apparatus using a high frequency to separate selenium or sulfur gas of a polyatomic molecular form into atomic grains using plasma energy instead of thermal energy, Selenium or sulfur particles having high chemical reactivity are generated even at a temperature, so that a selenization or sulfidation process for forming a CIGS thin film layer can be performed quickly and efficiently.

또한, 종래의 크래커가 열을 이용하여 고체 소스를 분해함에 따라 필라멘트 손상이 발생하므로 주기적으로 필라멘트를 교체하여야 하는 문제점이 있지만, 본 발명의 일실시예에서는 상대적으로 낮은 온도에서도 증착이 가능한 플라즈마 촉진 장치를 이용하기 때문에 증착 장치의 수명이 연장되고, 그에 따라 장비를 용이하게 설치 및 운용할 수 있고, 셀렌화 및 황화 공정에 사용되는 장비를 인라인(in-line)화 할 수 있어 연속 공정을 할 수 있는 효과가 있다.In addition, since the conventional cracker decomposes the solid source using heat to cause filament damage, the filament must be periodically replaced. However, in an embodiment of the present invention, a plasma accelerator It is possible to extend the lifespan of the evaporation apparatus, thereby making it possible to easily install and operate the equipment, and to make the equipment used for the selenization and the sulfurization process in-line, There is an effect.

상기와 같은 본 발명의 일실시예에 따른 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치는 위에서 설명된 실시예들의 구성과 작동 방식에 한정되는 것이 아니다. 상기 실시예들은 각 실시예들의 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 다양한 변형이 이루어질 수 있도록 구성될 수도 있다. The deposition apparatus having the plasma activation apparatus according to an embodiment of the present invention is not limited to the configuration and operation of the embodiments described above. The embodiments may be configured so that all or some of the embodiments may be selectively combined so that various modifications may be made.

110: 하우징 120: 저장부
121: 저장부 히터 130: 가스 주입구
140: 크래커부 150: 고주파 유도 코일부
151: 고주파 전원 공급부 160: 공정 챔버
161: 공정 챔버 히터 162: 분산 노즐
163: 토출구 170: 배기구
180: 감지 센서110: housing 120:
121: Storage heater 130: Gas inlet
140: Cracker part 150: High frequency induction coil part
151: high-frequency power supply unit 160: process chamber
161: process chamber heater 162: dispersion nozzle
163: Discharge port 170: Exhaust port
180: Detection sensor

Claims (4)

공정 챔버의 하부 일측에 결합되어서 시편의 표면에 증착 박막을 형성하기 위해 상기 공정 챔버 내부에 놓여진 상기 시편을 향해 분산되는 셀레늄 또는 황 기체를 분해하여 반응성을 높일 수 있는 크래커가 포함하는 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치에 있어서,
상기 셀레늄 또는 황을 저장하고 상기 셀레늄 또는 황을 기체로 증발시키는 저장부; 및
상기 저장부의 상부와 연통되도록 연결되고 증발된 상기 셀레늄 또는 황을 플라즈마 에너지를 이용하여 분해 및 활성화 시키는 크래커부;를 포함하되,
상기 저장부 외부를 감싸며 설치되는 저장부 히터;와,
상기 크래커부 하단 일측에 형성되어 상기 셀레늄 또는 황 기체의 분해를 촉진하기 위한 반응 가스가 주입되는 가스주입구;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치.
And a cracker capable of decomposing selenium or sulfur gas dispersed toward the specimen placed inside the process chamber to increase the reactivity, the decomposer being coupled to a lower side of the process chamber to form a thin film on the surface of the specimen In the provided deposition apparatus,
A storage for storing the selenium or sulfur and evaporating the selenium or sulfur into a gas; And
And a cracker portion connected to communicate with the upper portion of the storage portion and decomposing and activating the evaporated selenium or sulfur using plasma energy,
A storage unit heater surrounding the outside of the storage unit;
And a gas inlet formed at a lower end of the cracker to inject a reactive gas for promoting decomposition of selenium or sulfur gas.
청구항 1에 있어서,
상기 크래커부 외부를 감싸며 설치되어 상기 크래커부 내부에 플라즈마를 발생시키는 고주파 유도 코일부;와, 상기 크래커부 일측에 장착되고 상기 고주파 유도 코일부와 연결되는 고주파 전원 공급부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치.
The method according to claim 1,
A high frequency induction coil part enclosing the outside of the cracker part to generate plasma in the cracker part and a high frequency power supply part mounted on one side of the cracker part and connected to the high frequency induction coil part. And a plasma activating device.
청구항 1에 있어서,
상기 공정 챔버는,
상기 크래커부의 일측단에 연결되어 상기 공정 챔버 내부로 이송된 상기 셀레늄 또는 황 기체를 분산시키는 분산 노즐;과,
상기 공정 챔버의 타측단에 형성되어 유입된 상기 셀레늄 또는 황 기체 중 일부를 상기 공정 챔버 외부로 배출하는 토출구; 및
상기 공정 챔버 외부를 감싸며 설치되어 내부에 열을 공급하는 공정 챔버 히터;를 포함하되,
상기 크래커부의 상부와 연통되도록 연결되어 상기 크래커부에서 분해되어 활성화된 상기 셀레늄 또는 황 기체를 분산시켜 시편에 흘려주는 것을 특징으로 하는 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치.
The method according to claim 1,
The process chamber includes:
A dispersion nozzle connected to one end of the cracker unit for dispersing the selenium or the sulfur gas transferred into the process chamber,
A discharge port formed at the other end of the process chamber and discharging part of the selenium or sulfur gas introduced into the process chamber; And
And a process chamber heater installed around the process chamber to supply heat to the process chamber,
And the selenium or sulfur gas decomposed and activated in the cracker part is connected to the upper part of the cracker part so as to be dispersed in the specimen.
청구항 3에 있어서,
상기 공정 챔버의 토출구와 연통되어 상기 토출구를 통하여 배출되는 상기 셀레늄 또는 황 기체를 상기 공정 챔버 외부로 배출하는 배기구; 및
상기 배기구와 연결되어 배출되는 상기 셀레늄 또는 황 기체의 농도를 검출하는 감지 센서;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 활성화 장치가 구비된 증착장치. The method of claim 3,
An exhaust port communicating with a discharge port of the process chamber and discharging the selenium or the sulfur gas discharged through the discharge port to the outside of the process chamber; And
And a sensor for detecting the concentration of the selenium or the sulfur gas connected to the exhaust port and discharged.
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