KR101309804B1 - 기판 상의 박막층을 선택적으로 제거하는 브러쉬 장치 - Google Patents

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Abstract

기판 상에 형성된 박막층의 일부를 선택적으로 제거하는 브러쉬 장치를 개시된다. 개시된 브러쉬 장치는, 브러쉬 모가 외곽에 장착된 회전 브러쉬와, 상기 회전 브러쉬를 구동하는 구동 모터와, 상기 구동 모터 및 회전 브러쉬를 상하로 이동시키는 실린더와, 상기 박막층의 가공 라인 상에 마련되는 것으로 상기 박막층의 가공 높이를 균일하게 하는 적어도 하나의 가이드 롤러(guide roller);를 포함한다.

Description

기판 상의 박막층을 선택적으로 제거하는 브러쉬 장치{Brush apparatus for selectively removing thin film on substrate}
본 발명은 기판 상의 박막층을 선택적으로 제거하는 브러쉬 장치에 관한 것으로, 상세하게는 박막형 태양전지의 제조에 있어서 기판 상에 형성된 박막층을 브러쉬를 이용하여 선택적으로 제거하는 브러쉬 장치에 관한 것이다.
에너지 문제를 해결할 뿐만아니라 환경오염의 억제에도 중요한 역할을 할 수 있는 에너지원으로서 태양전지에 대한 연구가 많이 진행되고 있다. 태양전지는 태양광의 에너지를 전기에너지로 바꾸는 소자로서, p형 및 n형 반도체 물질을 이용하여 전기에너지를 발생시킨다. 최근에는 수 마이크론 이하의 두께를 가지는 박막형 태양전지의 개발이 활발히 진행되고 있으며, 이러한 박막형 태양전지 중 특히 광전 변환 효율이 높고, 구조적으로 안정된 출력 특성을 얻을 수 있는 CIGS(Cu(InGa)Se2)계의 화합물을 광흡수층으로 이용하는 박막형 태양전지가 각광을 받고 있다.
CIGS 계의 박막형 태양전지는 일반적으로 기판 상에 Mo 전극층, CIGS층, 버퍼층 및 투명 전극층이 순차적으로 적층된 구조를 가지고 있다. 박막형 태양전지를 제조 공정에 있어서, 기판 상에 박막층(예를 들면, CIGS층)을 형성한 다음, 에지 부분에 형성된 박막층을 선택적으로 제거할 필요가 있다. 이러한 기판 상의 박막층을 선택적으로 제거하기 위한 방안으로 기존에는 도 1에 도시된 바와 같은 브러쉬 장치를 사용하였다. 도 1을 참조하면, 가공 라인에 나란한 방향으로 움직이는 기판(50) 상에서 회전 브러쉬(10)가 회전하게 되면, 상기 회전 브러쉬(10)의 외곽에 마련된 브러쉬모(12)가 박막층(52)을 마모시킴으로써 가공 라인을 따라 박막층(52)을 선택적으로 제거할 수 있게 된다. 그러나, 이러한 기존의 브러쉬 장치에서는 가공 작업 초기에는 박막층(52)을 원하는 가공폭(W)으로 가공하는 것이 가능하지만, 가공 작업이 반복됨에 따라 브러쉬 모(12)의 손상 등에 의해 가공 양상이 불균일해지게 된다. 즉, 브러쉬 모(12) 중 손상된 모와 정상인 모의 높이 차이에 의해 가공 깊이의 차이가 발생하게 되고, 이에 따라 가공 폭(W)이나 가공 형상 등이 불균일해지며, 또한 박막층 하부의 기판(50)까지도 손상될 염려가 있다. 그리고, 기판(50)의 굴곡(warpage)이 심한 경우에는 가공 양상이 더욱 불균일해지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예는 박막형 태양전지의 제조에 있어서 기판 상에 형성된 박막층을 브러쉬를 이용하여 선택적으로 제거하는 브러쉬 장치를 제공한다.
본 발명의 일 측면에 있어서,
기판 상에 형성된 박막층의 일부를 선택적으로 제거하는 브러쉬 장치에 있어서,
브러쉬 모가 외곽에 장착된 회전 브러쉬;
상기 회전 브러쉬를 회전시키는 구동 모터;
상기 구동 모터 및 회전 브러쉬를 상하로 이동시키는 실린더; 및
상기 박막층의 가공 라인 상에 마련되는 것으로, 상기 박막층의 가공 높이를 균일하게 하는 적어도 하나의 가이드 롤러(guide roller);를 포함하는 브러쉬 장치가 제공된다.
상기 브러쉬 장치는, 상기 박막층의 가공 라인 양측을 덮도록 마련되는 것으로, 상기 박막층의 가공폭을 일정하게 하는 가이드 마스크(guide mask)를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 가이드 롤러 및 상기 가이드 마스크는 서로 동일한 높이로 마련되며, 상기 브러쉬 모는 그 최저점이 상기 가이드 롤러와 가이드 마스크 보다 낮게 마련되어 상기 박막층을 마모시켜 제거할 수 있다.
상기 가이드 롤러 및 상기 가이드 마스크는 상기 구동 모터에 연결되도록 마련될 수 있다. 상기 회전 브러쉬와 상기 기판은 상기 가공라인을 따라 상대적으로 이동가능하게 설치될 수 있다.
상기 박막층은 예를 들면, 박막형 태양전지의 CIGS(Cu(InGa)Se2)층을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 브러쉬 장치에 의하면, 가이드 롤러들에 의해 브러쉬 모가 박막층에 가하는 압력을 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 박막층의 가공 깊이를 균일하게 할 수 있다. 그리고, 가이드 마스크를 통해 노출된 박막층만을 선택적으로 제거함으로써 박막층의 가공폭을 일정하게 할 수 있다.
도 1은 종래 브러쉬 장치를 도시한 것이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 브러쉬 장치를 도시한 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 지칭하며, 각 구성요소의 크기나 두께는 설명의 명료성을 위하여 과장되어 있을 수 있다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 브러쉬 장치를 도시한 것이다. 본 실시예에 따른 브러쉬 장치는 기판(50) 상에 형성된 박막층(52)의 일부(예를 들면, 기판(50)의 에지 부분에 형성된 박막층(50)))를 선택적으로 제거하는 장치이다.
도 2를 참조하면, 박막층(52)이 형성된 기판(50) 위에 본 실시예에 따른 브러쉬 장치가 마련되어 있다 상기 기판(50)으로는 예를 들면, 박막 태양전지용 기판으로서 유리 기판 등이 사용될 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 다양한 재질의 기판이 사용될 수 있다. 상기 기판(50) 상에는 브러쉬 장치를 이용하여 선택적으로 제거하고자 하는 박막층(52)이 형성되어 있다. 상기 박막층(52)은 예를 들면 CIGS(Cu(InGa)Se2)층을 포함할 수 있다. 하지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 이외에도 상기 박막층(52)은 다른 다양한 물질층을 포함할 수 있다. 상기 기판(50) 상에 박막층(52)으로 CIGS층이 형성되는 경우에는 기판(50)과 박막층(52) 사이에 Mo 전극층이 더 형성될 수 있다. 이러한 박막층(52)을 선택적으로 제거하는 작업은 기판(50)과 브러쉬 장치가 가공라인을 따라 서로 상대적으로 이동하면서 수행될 수 있다. 도 2에는 브러쉬 장치가 고정되고 기판(50)이 가공 라인을 따라 이동하는 경우가 예시적으로 도시되어 있으며, 이외에도 기판(50)이 고정되고 브러쉬 장치가 가공 라인을 따라 이동하는 것도 가능하다.
본 실시예에 따른 브러쉬 장치는 회전 브러쉬(110)와, 상기 회전 브러쉬(110)를 회전시키는 구동 모터(120)와, 상기 구동 모터(120) 및 회전 브러쉬(110)를 상하로 이동시키는 실린더(130)와, 상기 박막층(52)의 가공 높이를 균일하게 하는 제1 및 제2 가이드 롤러(guide roller,151,152)를 포함한다. 상기 회전 브러쉬(110)의 외곽에는 브러쉬 모(112)가 장착되어 있으며, 이러한 브러위 모(112)는 회전 브러쉬(110)가 회전함에 따라 기판(50) 상에 형성된 박막층(52)에 접촉하여 박막층(52)을 마모시켜 제거하는 역할을 한다. 상기 회전 브러쉬(110)는 구동모터(120)와 연결되어 있어, 상기 구동 모터(120)의 구동에 의해 회전 브러쉬(110)가 회전하게 된다. 한편, 상기 회전 브러쉬(110)는 구동 모터(120)와 회전 브러쉬(110)가 연결되는 부분에서 상하로 미세하게 조절될 수 있도록 설치될 수 있으며, 이에 따라 상기 회전 브러쉬(110)의 브러쉬 모(120)는 상하로 미세하게 이동할 수 있다. 이는 박막층(52)의 제거 작업이 반복적으로 수행됨에 따라 브러쉬 모(112)의 끝이 손상되어 길이가 줄어들게 되면 박막층(52)에 가해지는 브러쉬 모(112)의 압력이 줄어들게 되므로, 브러쉬 모(112)의 끝이 손상되어 그 길이가 줄어든 경우에 회전 브러쉬(110)를 미세하게 아래로 이동시킴으로써 브러쉬 모(112)가 박막층(52)에 가하는 압력을 일정하게 유지시켜 주기 위한 것이다.
상기 구동 모터(120)는 그 상측에 위치하는 실린더(130)와 연결되어 있다. 여기서, 상기 실린더(130)는 샤프트(132)를 통해 구동 모터(120)와 회전 브러쉬(110)를 상하 방향으로 이동시키는 역할을 한다. 그리고, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러(151,152)는 상기 구동 모터(120)의 양측에서 연장된 제1 및 제2 지지대(171,172) 상에 마련될 수 있다. 상기 제1 및 제2 가이드 롤러(151,152)는 박막층(52)의 가공 높이를 균일하게 하는 역할을 하는 것으로, 상기 박막층(52)의 가공 라인 상에 마련될 수 있다. 도 2에는 2개의 가이드 롤러(151,152)가 마련된 경우가 예시적으로 도시되어 있으나, 이에 한정되지 않고 하나 또는 3개 이상의 가이들 롤러가 마련되는 것도 가능하다.
상기 가공 라인의 양측을 덮도록 가이드 마스크(guide mask,160)가 마련될 수 있다. 이러한 가이드 마스크(160)는 박막층(52)의 가공폭(W)을 일정하게 하는 역할을 한다. 여기서, 상기 가이드 마스크(160)는 상기 제1 및 제2 가이드 롤러(151,152)와 동일한 높이에 마련될 수 있다. 그리고, 상기 브러쉬 모(112)는 그 최저점이 제1 및 제2 가이드 롤러(151,152)와 가이드 마스크(160) 보다 낮은 위치에 마련될 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러(151,152)와 가이드 마스크(160)가 박막층(52)에 접하게 되면 상기 브러쉬 모(112)는 가이드 마스크(160)에 형성된 관통공을 통해 박막층(52)에 일정한 압력을 가하면서 접촉하게 된다. 여기서, 상기 가이드 마스크(160)에 형성된 관통공의 폭은 박막층(52)의 가공폭에 해당된다. 이러한 가이드 마스크(160)는 구동 모터(120)의 양측에서 연장된 제1 및 제2 지지대(171,172) 상에 마련될 수 있다.
이하에서는 상기와 같은 구조의 본 실시예에 따른 브러쉬 장치를 이용하여 기판(50) 상에 형성된 박막층(52)을 선택적으로 제거하는 공정을 설명한다.
먼저, 본 실시예에 따른 브러쉬 장치를 기판(50) 위에 위치시킨 다음, 구동 모터(120)에 의해 상기 회전 브러쉬(110)를 회전시킨다. 그리고, 상기 실린더(130)를 이용하여 상기 구동 모터(120) 및 상기 회전 브러쉬(110)를 기판(50) 쪽으로 향하여 아래로 이동시킨다. 다음으로, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러(151,152)가 기판(50) 상의 박막층(52)에 접하게 되면 구동 모터(120) 및 회전 브러쉬(110)의 하강을 멈추게 된다. 여기서, 상기 제1 및 제 가이드 롤러(151,152)는 가공 작업 중 브러쉬 모(112)가 박막층(52)에 가하는 압력을 일정하게 유지함으로써 박막층(52)의 가공 높이를 균일하게 하는 역할을 하다. 상기 가이드 마스크(160)는 상기 제1 및 제2 가이드 롤러(151,152)와 동일한 높이에 마련되므로, 상기 가이드 마스크(160)도 상기 박막층(52)에 접하게 된다. 여기서, 가이드 마스크(160)는 박막층(52)의 가공폭(W)을 일정하게 하는 역할을 하는 것으로, 상기 가이드 마스크(160)에 형성된 관통공의 폭은 박막층(52)의 가공폭(W)과 동일하게 된다. 한편, 상기 브러쉬 모(112)는 그 최저점이 제1 및 제2 가이드 롤러(151,152)와 가이드 마스크(160) 보다 낮은 위치에 마련되므로, 상기 제1 및 제2 가이드 롤러(151,152)와 가이드 마스크(160)가 박막층(52)에 접하게 되면 상기 브러쉬 모(112)는 가이드 마스크(160)에 형성된 관통공을 통해 노출된 박막층(52)에 일정한 압력을 가하면서 접촉하게 된다. 따라서, 상기 회전 브러쉬(110)가 회전함으로써 상기 브러쉬 모(112)는 가이드 마스크(160)에 형성된 관통공을 통해 노출된 박막층(52)을 마모시켜 제거하게 된다. 이어서, 상기 기판(50)이나 브러쉬 장치가 가공 라인에 나란한 방향으로 이동하게 되면 상기 기판(50) 상에 형성된 박막층(50)은 가공 라인을 따라 일정한 폭과 깊이를 가지고 제거될 수 있다.
이상과 같이, 본 발명의 실시예에 따른 브러쉬 장치에 의하면, 가이드 롤러들(151,152)에 의해 브러쉬 모(112)가 박막층(52)에 가하는 압력을 일정하게 유지시킬 수 있으므로, 박막층의 가공 깊이를 균일하게 할 수 있다. 그리고, 가이드 마스크(160)를 통해 노출된 박막층(52)만을 선택적으로 제거함으로써 박막층(52)의 가공폭(W)을 일정하게 할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예가 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
10,110... 회전 브러쉬 12,112... 브러쉬 모
50... 기판 52... 물질층
120... 구동모터 130... 실린터
132... 샤프트 151,152... 가이드 롤러
160... 가이드 마스크 171,172... 지지대

Claims (6)

  1. 기판 상에 형성된 박막층의 일부를 선택적으로 제거하는 브러쉬 장치에 있어서,
    브러쉬 모가 외곽에 장착된 회전 브러쉬;
    상기 회전 브러쉬를 회전시키는 구동 모터;
    상기 구동 모터 및 회전 브러쉬를 상하로 이동시키는 실린더;
    상기 박막층의 가공 라인 상에 마련되는 것으로, 상기 박막층의 가공 높이를 균일하게 하는 적어도 하나의 가이드 롤러(guide roller); 및
    상기 박막층의 가공 라인 양측을 덮도록 마련되는 것으로, 상기 박막층의 가공폭을 일정하게 하는 가이드 마스크(guide mask)를 포함하는 브러쉬 장치.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이드 롤러 및 상기 가이드 마스크는 서로 동일한 높이로 마련되며, 상기 브러쉬 모는 그 최저점이 상기 가이드 롤러와 가이드 마스크 보다 낮게 마련되어 상기 박막층을 마모시켜 제거하는 브러쉬 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 가이드 롤러 및 상기 가이드 마스크는 상기 구동 모터에 연결되도록 마련되는 브러쉬 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 회전 브러쉬와 상기 기판은 상기 가공라인을 따라 상대적으로 이동가능하게 설치되는 브러쉬 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 박막층은 박막형 태양전지의 CIGS(Cu(InGa)Se2)층을 포함하는 브러쉬 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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