KR20150004131U - 박막 광발전 장치의 처리를 위한 멀티 모듈 시스템 - Google Patents

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로버트 디. 위팅
케네스 비. 도어링
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스티온 코포레이션
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Abstract

인-라인 기판 처리를 위한 시스템은 제1 높이 레벨에서 길이를 갖도록 연장되고 수평적으로 놓인 레일 구조물을 포함한다. 상기 시스템은 상기 레일 구조물에 인접하여 배치되며, 제1 높이 레벨에서 처리 준비된 하나 혹은 그 이상의 기판들을 받기 위한 인커밍 전송 라인 및 제2 높이 레벨에서 처리 후 하나 혹은 그 이상의 기판들을 전달하기 위한 아웃고잉 전송 라인과 결합될 수 있는 기판 전송 모듈을 더 포함한다. 상기 시스템은 상기 레일 구조물 양 측부들에 상기 길이를 따라 실질적으로 상기 제1 높이 레벨에 배치된 복수의 공정 모듈들을 더 포함한다. 상기 시스템은 상기 제1 높이 레벨에서 상기 레일 구조물을 따라 이동하여, 상기 기판 전송 모듈로부터 상기 복수의 공정 모듈들 중 하나로 한 쌍의 기판들을 전송하고, 처리 후 상기 기판 쌍을 픽업하여 상기 기판 전송 모듈로 리턴할 수 있는 기판 로더를 더 포함한다. 상기 시스템은 적어도 하나의 일정한 공정 시간 및 상기 복수의 공정 모듈들 각각의 동작을 위한 연속적인 시간 지연에 기초하여 상기 기판 로더의 로딩/언로딩 루틴을 관리하는 컨트롤러를 포함한다.

Description

박막 광발전 장치의 처리를 위한 멀티 모듈 시스템{A MULTI-MODULE SYSTEM FOR PROCESSING THIN FILM PHOTOVOLTAIC DEVICES}
본 고안은 박막 광발전 기술에 관한 것으로서, 보다 상세하게, 본 고안은 박막 광발전 장치의 제조를 위한 큰 스케일 멀티 모듈 시스템을 제공한다. 단순한 예로서, 본 고안의 실시예들은 큰 스케일 기판 패널 상의 박막 광발전 장치를 처리하기 위한 멀티 모듈 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD)을 수행하는 데 적용될 수 있다.
신세대 박막 광발전 장치를 제조하는 공정에서, 기판 물질의 구조적 완전성을 유지하고 박막 물질의 균일성 및 입상을 확보하면서도, 인-라인 제조를 큰 스케일 기판 패널들로 스케일 업하는 것과 같은 다양한 제조상의 어려움들이 있다. 종래 기술들이 이러한 문제들 일부를 다루긴 했지만, 이들은 종종 다양한 상황에서 부적절하다. 따라서 개선된 멀티 모듈 인-라인 시스템 및 박막 광발전 장치 제조를 위한 방법을 확보하는 것이 바람직하다.
본 고안의 목적은 박막 광발전 기술들을 제공하는 것으로서, 보다 자세하게는, 박막 광발전 장치의 제조를 위한 큰 스케일 멀티 모듈 시스템을 제공하는 것이다. 단순한 예로서, 본 고안의 실시예들은 큰 스케일 기판 패널 상의 박막 광발전 장치를 처리하기 위한 멀티 모듈 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD)을 수행하는 데 적용될 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 일 실시예는 박막 광발전 장치들을 제조하기 위한 멀티 모듈 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 제1 높이 레벨에서 제1 말단 영역으로부터 제2 말단 영역까지의 길이를 갖도록 연장되고 수평적으로 놓인 레일 구조물을 포함한다. 상기 시스템은 상기 제1 말단 영역에 인접한(next to) 위치들에 각각 배치된 제1 인-라인 전송 구조물 및 제2 인-라인 전송 구조물을 더 포함한다. 상기 제1 인-라인 전송 구조물은 처리될 복수의 기판들을 공급하고 저장할 수 있으며, 상기 제2 인-라인 전송 구조물은 처리 후 상기 복수의 기판들을 저장하고 전달할 수 있다. 상기 시스템은 상기 레일 구조물 양 측부들에 상기 길이를 따라 실질적으로 상기 제1 높이 레벨에 배치된 복수의 공정 모듈들을 포함한다. 상기 시스템은 상기 레일 구조물에 결합되고 상기 레일 구조물의 상기 제1 말단 영역으로부터 상기 제2 말단 영역까지 이동하여, 상기 제1 인-라인 전송 구조물로부터 상기 복수의 기판들 중 하나 혹은 그 이상의 기판들을 로딩하고 상기 레일 구조물의 한 측부에서 상기 복수의 공정 모듈들 각각으로 언로딩하며, 처리 후 상기 복수의 공정 모듈들 각각으로부터 하나 혹은 그 이상의 기판들을 로딩하고 상기 제2 인-라인 전송 구조물로 언로딩하는 기판 로더를 포함한다. 상기 시스템은 상기 기판 로더, 상기 복수의 공정 모듈들 각각, 상기 제1 인-라인 전송 구조물 및 상기 제2 인-라인 전송 구조물 모두에 결합된 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러는 일정한 공정 시간 및 상기 복수의 공정 모듈들 각각의 순차적인 시작 동작을 위한 연속적인 시간 지연에 기초하여 상기 기판 로더의 로딩/언로딩 루틴을 관리한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 고안의 다른 실시예는 복수의 박막 광발전 장치들을 인-라인 처리하기 위한 시스템을 제공한다. 상기 시스템은 제1 높이 레벨에서 길이를 갖고 연장되고 수평적으로 배치된 레일 구조물을 포함한다. 상기 시스템은 상기 레일 구조물에 인접하도록 배치된 인-라인기판 전송 모듈을 더 포함한다. 상기 인-라인 기판 전송 모듈은 상기 제1 높이 레벨에서 처리될 하나 혹은 그 이상의 기판들을 받기 위한 인커밍 전송 라인 및 제2 높이 레벨에서 처리 후 하나 혹은 그 이상의 기판들을 전달하기 위한 아웃고잉 전송 라인에 결합될 수 있다. 상기 시스템은 상기 레일 구조물의 양 측부들에 상기 길이를 따라 실질적으로 상기 제1 높이 레벨에 배치된 복수의 공정 모듈들을 포함한다. 상기 시스템은 상기 제1 높이 레벨에서 상기 레일 구조물을 따라 이동하여, 상기 인-라인 기판 전송 모듈로부터 한 쌍의 기판들을 상기 복수의 공정 모듈들 중 하나로 복수의 기판들을 전송하고, 처리 후 상기 기판 쌍을 픽업하여 상기 인-라인 기판 전송 모듈로 리턴할 수 있는 기판 로더를 포함한다. 상기 시스템은 상기 기판 로더, 상기 복수의 공정 모듈들 각각 및 상기 기판 전송 모듈에 결합되는 컨트롤러를 포함한다. 상기 컨트롤러는 적어도 하나의 일정한 공정 시간 및 상기 복수의 공정 모듈들 각각의 순차적인 동작을 위한 연속적인 시간 지연에 기초하여 상기 기판 로더의 로딩/언로딩 루틴을 관리한다.
본 고안은 종래 기술에 비해 많은 이점을 제공한다. 다른 것들 중에서, 멀티 모듈 시스템은 큰 유리 기판들 상의 박막 광발전 장치들의 큰 스케일 인-라인 처리를 위해 제공된다. 본 고안의 실시예들은 스케일 업을 할 수 있으며, 잘 확립된 개별적 모듈 퍼포먼스와 호환될 수 있다. 각 공정 모듈은 도전성 산화 박막을 CIS/CIGS 베이스의 광발전 장치들을 형성하는 개선된 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD) 챔버를 포함한다. 상기 시스템의 모듈 레벨 증가는 잘 증명되며 각 공정 모듈이 실질적으로 균일성을 가지고 대략 165cm의 치수를 갖는 큰 기판들을 처리하도록 제어된다. 나아가, 상기 시스템 레벨 증가는 생산성을 향상시키며 박막 광발전 장치들의 큰 스케일 제고를 위한 인-라인 처리 비용을 감소시킨다. 다양한 실시예들에서, 상기 시스템은 컨트롤러에 의해 제어되어 공정 시간 스케줄과 상기 복수의 공정 모듈들과 관련된 이후의 시간 지연, 상기 레일 구조물 상의 상기 기판 로더에 관련된 기판 로딩 시간 스케줄, 상기 기판 로더와 상기 인커밍/아웃고잉 전송 라인들 사이의 기판 전송 시간 루틴을 2-레벨 엘리베이터 기판 카트를 통해 관리한다. 명세서를 통해 종래 기술에 대한 다양한 다른 이점들이 제공된다. 예를 들어, 생산성 및 쓰루풋 향상 이외에, 고품질 및 저비용으로 여분의 큰 유리 기판들 상에 직접 박막 광발전 모듈을 큰 스케일로 제조하는 것은 15%를 상회하는 전체 효율을 가지고 성취된다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 박막 광발전 장치의 처리를 위한 멀티 모듈 시스템의 상면도이다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 박막 광발전 장치들을 처리하기 위한 멀티 모듈 시스템의 사시도이다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 컨트롤러를 갖는 멀티 모듈 시스템의 측면도이다.
도 4a는 본 고안의 다른 실시예에 따른 박막 광발전 장치를 처리하기 위한 멀티 모듈 시스템의 상면도이다.
도 4b 및 도 4c는 본 고안의 일 실시예에 따른 도 4a에 도시된 멀티 모듈 시스템의 다른 각도들에서 보이는 측면도들이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 고안의 예시적인 실시예들을 상세하게 설명한다.
본 고안의 각 도면에 있어서, 구성 요소들 또는 구조물들의 치수는 본 고안의 명확성을 기하기 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 본 명세서에 있어서, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되는 것은 아니다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용된다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 고안을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 고안의 실시예들에 있어서, 특정한 구조적 내지 기능적 설명들은 단지 본 고안의 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 예시된 것으로서, 본 고안의 실시예들은 다양한 형태로 실시될 수 있으며 본 명세서에 설명된 실시예들에 한정되는 것으로 해석되는 것은 아니다. 즉, 본 고안은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 예시적인 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명한다. 그러나, 이는 본 고안을 특정한 개시 형태들에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 고안의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 고안은 박막 광발전 기술들에 관한 것으로서, 보다 자세하게는, 본 고안은 박막 광발전 장치의 제조를 위한 큰 스케일 멀티 모듈 시스템을 제공한다. 단순한 예로서, 본 고안의 실시예들은 구리 인듐 디셀레나이드(CIS), 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드(CIGS) 및/또는 큰 스케일 기판 패널들 상에 형성된 다른 것들에 기초한 박막 광발전 장치를 처리하기 위한 멀티 모듈 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD)을 수행하는 데 적용될 수 있다.
도 1은 본 고안의 일 실시예에 따른 박막 광발전 장치의 처리를 위한 멀티 모듈 시스템의 상면도이다. 상기 도면은 단순한 예이며, 본원 청구항의 범위를 한정하지는 않는다.
도시된 바와 같이, 멀티 모듈 시스템(1000)은 큰 기판 패널들 상에 형성된 박막 광발전 장치들을 처리하기 위한 인-라인 스테이션으로서 제공된다. 시스템(1000)은 레일 구조(100)의 두 개의 장측부들을 따라 각각 배치된 복수 개의 공정 모듈들(111, 112)을 포함한다. 두 개의 인-라인 전송 구조물들(121, 122) 각각은 기판 전송 스테이션의 역할을 담당하고, 그 중 하나는 처리 준비가 된 하나 혹은 그 이상의 기판들(191)을 인커밍(incoming) 기판 전송 라인(151)으로부터 받기 위한 것이고, 다른 하나는 처리된 하나 혹은 그 이상의 기판들(192)을 아웃고잉(outgoing) 기판 전송 라인(152)으로 전달하기 위한 것이다. 두 개의 인-라인 전송 구조물들(121, 122) 각각은 로더(loader)(125, 126)를 포함하여 인커밍 전송 라인(151)으로부터 하나 혹은 그 이상의 인커밍 기판들을 받거나, 혹은 하나 혹은 그 이상의 기판들을 아웃고잉 전송 라인(152)으로 전달한다. 일 실시예에 있어서, 두 개의 인-라인 전송 구조물들(121, 122) 각각은 레일 구조물(100)의 제1 말단 영역(101) 부근의 서로 대향하는 측부들 상에 배치된다. 다른 실시예들에 따르면, 상기 두 개의 래크(rack) 구조물들 모두는 제1 말단 영역(101)에 인접하도록(next to) 배치될 수도 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 시스템(1000)은 레일 구조물(100)에 결합된 기판 로더(140)를 포함한다. 기판 로더(140)는 레일 구조물(100)의 길이를 따라 제1 말단 영역(101)으로부터 제2 말단 영역(102)을 향해 이동할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 레일 구조물(100)은 기판 로더(140)가 대응하는 위치들(103a, 103c, 103d)에 멈춰서 로딩/언로딩 기능들을 수행할 수 있는 복수 개의 섹션들을 포함한다(현재 상기 기판 로더는 103b의 위치에 있는 것으로 도시되고 있다). 기판 로더(140)는 로봇 암(145)을 사용하여 레일 구조물(100)의 어느 한 측부로부터 혹은 어느 한 측부로 기판 픽업 또는 언로딩을 수행할 수 있다. 물론, 다양한 변형 실시예들이 가능하다.
일 실시예에서, 상기 복수의 공정 모듈들 각각은 기판 로더(140)를 통해 로딩되는 하나 혹은 그 이상의 기판들 상에 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD)을 수행하기 위한 증착 챔버이다. 도 1에 도시된 것처럼, 레일 구조물(100)의 길이를 따라 한 측부 상에 배치된 세 개의 증착 챔버들(111A, 111B, 111C)이 있으며, 다른 측부 상에는 세 개의 다른 증착 챔버들(112A, 112B, 112C)이 있다. 레일 구조물(100) 디자인의 간소화를 위해서, 대응하는 기판 로더(140)의 각 멈춤 위치들이 레일 구조물(100)의 서로 대향하는 측부들 상의 두 개의 증착 챔버들에 제공되도록 사용된다. 예를 들어, 증착 챔버(111A)는 증착 챔버(112A)와 대향하도록 배치되지만, 이러한 구성은 단순한 예일 뿐이며, 본원 청구항의 범위가 이에 한정되지는 않는다.
도시된 상면도에서, 각 증착 챔버는 직사각형의 한 쌍의 기판들을 처리하도록 고안된 실질적인 직사각형이다. 예를 들어, 상기 전송 라인 상에 측부 대 측부로(side by side) 배치된 한 쌍의 기판들(191A, 191B)(도 1을 참조하라)은 기판 로더(140) 상으로, 나아가 동일한 구성의 상기 증착 챔버로 로딩될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 각 기판은 큰 유리 패널 상에 광발전 장치를 제조하기 위해 지정된 하나 혹은 그 이상의 박막 물질들을 포함한다. 예를 들어, 상기 유리 패널은 65×165cm 혹은 그 이상의 직사각형 폼 팩터(form factor)를 갖는 직사각형의 소다 라임(soda lime) 유리일 수 있다. 상기 유리 기판 상의 박막 물질들은 다른 박막 공정들을 통해 형성된 하나 혹은 그 이상의 전극 물질 및 배리어 물질 상의 구리 인듐 갈륨 디셀레나이드(CIGS 또는 CIS) 광발전 흡수 물질을 포함할 수 있다. 각 증착 챔버(111)는 가스 혼합 장치(115) 및 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD) 공정을 수행하여 상기 한 쌍의 기판들 상의 상기 박막 물질들 상에 금속 산화물을 형성하기 위해 필요한 작업 가스들을 제공하기 위한 네 개의 가스 유입구들(114)과 결합된 상부 뚜껑 커버(113)를 갖는다. 한 쌍의 기판들이 측부 대 측부 로딩 구성으로 처리되는 것은 큰 사이즈의 기판들 전역에서 향상된 열적 균일성 및 장치 품질을 가질 수 있는 어떤 대칭적 이점들을 제공한다. 물론, 다양한 변형 실시예들이 가능하다. 예를 들어, 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD) 공정 모듈 및 박막 CIGS 광발전 장치들을 제조하기 위해 대응하는 공정에 대한 자세한 기술은, 2010년 3월 29일에 출원되고 Stion Corp, San Jose에 양도된 "박막 광발전 장치들을 위한 큰 스케일 유기 금속 화학 기상 증착 시스템"이란 제목의 미국특허출원 제 61/318,750호에서 찾을 수 있으며, 본원에 대한 참조로서 병합될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 시스템(1000)은 상기 복수의 공정 모듈들 부근에 배치된 크레인 구조물(160)을 더 포함한다. 도 1에 도시된 것처럼, 상면도는 프레임 구조물이 레일 구조물(100)에 평행한 두 개의 프레임들(161, 162)을 갖는 것을 도시하고 있다. 도면에 도시되지는 않았으나, 리프팅 툴(lifting tool)이 두 개의 프레임들(161, 162)에 의해 지지될 수 있으며, 상기 복수의 공정 모듈들의 어떤 부분들도 리프팅하기 위해 움직일 수 있다. 상기 기판들 및 각 대응 공정 모듈의 큰 사이즈 때문에, 상기 공정 모듈들의 많은 부분들은 꽤 무거울 수 있으며, 이에 따라 크레인 구조물(160)이 들어 올리는 것이 필요하다. 크레인 구조물(160)은 시스템 다운 시간을 줄이기 위해 필요하다면 즉시 상기 부분들을 처리 및 교체 가능하다. 시스템(1000)은 지정된 유지 스테이션(130)을 갖고 있어 상기 크레인 구조물에 의해 리프팅된 부분들을 수용할 수 있다. 유지 스테이션(130)은 레일 구조물(100)의 제2 말단 영역(102) 근처 및 크레인 구조물(160)의 상기 프레임 범위 내에 배치된다. 도 1에 도시된 예에서, 증착 챔버의 뚜껑 커버(131)는 세정 혹은 리페어 작업을 위해 유지 스테이션(130) 상에 (하나의 증착 챔버로부터 리프팅되어 상기 크레인 구조물에 의해 옮겨져) 위치해 있다. 물론, 다양한 변형 실시예들이 가능하다.
도 2는 본 고안의 일 실시예에 따른 박막 광발전 장치들을 처리하기 위한 멀티 모듈 시스템의 사시도이다. 도 2는 단순히 예시적인 것이며, 본원 청구항이 이에 한정되지는 않는다.
도 2를 참조하면, 멀티 모듈 시스템(2000)은 실질적으로 왼쪽 위에서 본 시스템(1000)과 동일하다. 레일 구조물(200)은 2열의 멀티 공정 모듈들(210)의 측부 길이를 따라 그 사이에 놓여 있다. 레일 구조물(200)의 측부에는 기판 전송 스테이션 기능을 하는 두 개의 인-라인 전송 구조물들(221, 222)도 놓여 있다. 스테이션(221)은 새로운 기판들(291)을 수용하기 위한 인커밍 전송 라인에 연결되어 있고, 스테이션(222)은 시스템(2000)에서 처리된 후 기판들(292)을 전달하기 위한 아웃고잉 전송 라인에 결합되어 있다. 일 실시예에 있어서, 두 개의 인-라인 전송 스테이션들(221, 222) 각각은 상기 기판들을 멀티 공정 모듈들에서 처리하기 위한 제1 높이 레벨과 팩토리에서 기판 전송 라인들에 사용되는 제2 높이 레벨 사이에서 기판 전송을 수행하기 위한 엘리베이터 구조물일 수 있다. 상기 제1 높이 레벨은 플로어 레벨 접근성에 용이한 작업 벤치 레벨일 수 있으며, 상기 제2 높이 레벨은 효율적인 팩토리 공간 활용을 위해 (표준 인간 높이보다) 상기 제1 높이 레벨보다 높을 수 있다. 엘리베이터 구조물들(221, 222) 각각은 하나 혹은 그 이상의 기판들을 로딩하고 위아래로 이동하여 상기 하나 혹은 그 이상의 기판들을 전송하도록 기판 카트(225, 226)를 포함할 수 있다. 일 실시예에 있어서, 기판 카트(225, 226)는 복수의 로딩 레벨들을 가질 수 있으며, 각 레벨은 한 쌍의 기판들(291, 292)이 로딩되도록 허용할 수 있다. 레일 구조물(200)에 결합된 기판 로더(240)는 상기 레일 구조물을 따라 하나의 멈춤 위치에서 다른 멈춤 위치로 이동할 수 있으며, 기판 카트(225)로부터 기판들을 픽업하고 멀티 공정 모듈들(210) 중 하나로 전달하거나 혹은 처리 후 상기 기판들을 재로딩하고 기판 카트(226)로 되돌려 보낼 수 있다.
도 2에 도시된 것처럼, 각 공정 모듈(210)은 상기 공정 모듈의 일 측부에 형성된 도어 구조물(212)이 레일 구조물(200) 상의 기판 로더(240)를 직접 마주보도록 배열될 수 있다. 측부 도어 구조물(212)을 통해, 하나 혹은 그 이상의 기판들이 기판 로더(240)에 의해 로딩/언로딩될 수 있다. 기판 로더(240)는 로딩/언로딩 동작을 수행하여 레일 구조물(200)의 어느 한 측부에 배치된 모듈들을 처리할 수 있다. 유사하게, 기판 로더(240)는 하나 혹은 그 이상의 기판들을 픽업하거나, 또는 상기 레일 구조물의 한 측부에 배치된 래크 구조물(221, 222)의 기판 카트(225, 226)로부터 혹은 기판 카트(225, 226)로 하나 혹은 그 이상의 기판들을 리턴할 수 있다. 물론, 상기 엘리베이터 구조물을 포함하는 상기 래크 구조물은 상기 레일 구조물의 말단 부근에 측부 대 측부로 배치될 수도 있으며, 이때 기판 로더(240)는 기판들을 픽업하거나, 혹은 기판들을 상기 레일 구조물의 동일한 측부로부터/측부로 리턴할 수 있다. 다른 실시예에 따르면, 기판 로더(240)는 두 배의 폭을 가지도록 고안될 수도 있으며, 이에 따라 기판 로더(240)는 처리 준비가 된 기판들을 기판 카트(225)로부터 픽업하고 처리 후 기판들을 기판 카트(226)로 리턴하는 작업을 동시에 할 수도 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 기판 로더(및 기판 카트 혹은 상기 기판 카트의 적어도 하나의 로딩 레벨)는 측부 대 측부 구성의 한 쌍의 직사각형 기판들을 수용할 수 있다. 이에 대응하여, 각 공정 모듈 역시 공정 시간 동안 증착 챔버 내에 수평적으로 배치된 측부 대 측부 구성의 상기 한 쌍의 기판들을 수용할 수 있다. 실제 구현에 있어서, 한 쌍의 65×163cm 크기의 직사각형 유리 기판 패널들은 측부 대 측부로 도어 구조물(212)을 통해 공정 모듈(210)로 로딩될 수 있다. 물론, 다양한 변형 실시예들이 가능하다.
또 다른 실시예에 있어서, 시스템(2000)은 멀티 공정 모듈들(210) 상에 배치된 프레임된 크레인 구조물(260)을 포함한다. 크레인 구조물(260)은 교체 또는 리페어되거나 혹은 다른 유지 작업이 필요한 경우, 무거운 모듈 부분들을 리프팅하기 위해 고안된 것이다. 또 다른 실시예에 있어서, 시스템(2000)은 모듈 부분(213)이 적절한 유지 작업을 위해 지지될 수 있는 유지 스테이션(230)을 포함한다. 모듈 부분(213)은 멀티 공정 모듈들(210) 중 어느 하나로부터 크레인 구조물(260)에 의해 직접 전송될 수 있다. 유지 스테이션(213) 내에서, 상기 모듈 부분은 처리의 편의를 위해 앞뒤로 플립(flip)될 수 있다. 일 실시예에 있어서, 상기 유지 스테이션은 추가 처리 편의를 위한 모바일 스테이션일 수 있다.
도 3은 본 고안의 일 실시예에 따른 컨트롤러를 갖는 멀티 모듈 시스템의 측면도이다. 상기 도면은 단순한 예이며, 본원 청구항의 범위를 한정하지는 않는다.
도시된 바와 같이, 멀티 모듈 시스템(3000)은 컨트롤러에 의해 설정된 멀티 동작 스케줄을 갖는 인-라인 처리 구성에서 큰 스케일 기판 상에 복수의 박막 광발전 장치들을 처리하기 위한 팩토리의 플로어 상에 놓여진다. 일 실시예에서, 멀티 모듈 시스템(3000)은 이전에 기재된 시스템(1000) 또는 시스템(2000)과 실질적으로 동일하다. 이에 따라, 시스템(3000)은 기판들을 받거나 전달하기 위한 기판 전송 라인과 결합된 적어도 하나의 인-라인 전송 기판(320)을 포함한다. 시스템(3000)은 또한 수평적으로 배치되어 인-라인 전송 기판(320)과 그 길이를 따라 복수의 공정 모듈들(310)을 관련시키는 레일 구조물(300)을 포함한다. 기판 로더(340)는 하나의 위치로부터 다른 위치까지 레일 구조물(300)과 이동가능하게 결합되어 인-라인 전송 기판(320) 및 인-라인 처리를 위한 하나 혹은 그 이상의 기판들을 전송하기 위한 각 공정 모듈들(310)에 엑세스할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 시스템(3000)은 인-라인 전송 기판(320), 기판 로더(340) 및 각 공정 모듈들(310)에 각각 결합하는 컨트롤러(380)를 포함하며, 이때 각 공정 모듈들(310)은 시스템 구성 요소들 상에 놓인 복수의 센서들로부터의 작업 상태 데이터를 받고, 작업 명령을 보내 일정한 시간 스케줄을 따르는 로딩/언로딩 작업을 수행하기 위한 기판 로더(340)를 동작시킨다. 일 실시예에 있어서, 상기 컨트롤러는 인-라인 전송 기판(320)과, 인커밍 기판 공급 및 아웃고잉 기판 전달과 연관된 작업을 컨트롤한다. 인-라인 전송 기판(320)은 여분의 기판들을 수용하기 위한 멀티 레벨 기판 카트를 포함하여, 시스템의 복수의 공정 모듈들을 통해 인-라인 기판 처리를 위한 어떤 버퍼들을 제공한다. 또 다른 실시예에 있어서, 일정한 연속적인 시간 지연과 관련된 컨트롤러가 제공되어, 차례차례로 복수의 공정 모듈들을 작동시켜 기판을 각 공정 모듈 내의 공정 시간 및 상기 인-라인 전송 구조물과 이에 대응하는 각 공정 모듈 사이에서의 상기 기판 로더에 의한 로딩/언로딩 시간에 맞춘다. 예를 들어, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 공정 모듈들 각각을 위한 동작 스케줄을 설정하여, 일정한 시간 지연을 가지고 순차적으로 처리를 시작하고 이에 대응하여 상기 시간 지연 내에서 상기 기판 로더가 제1 인-라인 전송 구조물로부터 한 쌍의 기판들을 획득하고, 대응하는 공정 모듈에 전달하고, 또 다른 공정 모듈에서 처리된 또 다른 한 쌍의 기판들을 픽업하고, 제2 인-라인 전송 구조물에 되돌려 주게 된다.
일 실시예에 있어서, 컨트롤러(380)는 인터페이스 모듈(381)과 컨트롤 모듈(380) 및 입출력 로컬 버스 링크들(382, 384, 385A, 385B, 385C)을 포함하는 구성 요소들로 형성되며, 이때 입출력 로컬 버스 링크들(382, 384, 385A, 385B, 385C) 각각은 인-라인 기판 전송, 기판 로딩/언로딩 및 멀티 공정 모듈들을 컨트롤한다. 인터페이스 모듈(381)은 인-라인 시스템 동작과 관련하여 로컬 혹은 리모트 소스들로부터 입력값을 받을 수 있다. 일 실시예에서, 컨트롤러(380)는 멀티 모듈 시스템(3000)의 모든 적절한 구성 요소들 상에 위치하는 복수의 센서들로부터 입력 데이터를 받는다. 상기 센서들(도시되지 않음)은 상기 복수의 기판들의 인-라인 처리 작업을 확보할 수 있는 어떠한 장비에도 대응된다. 상기 센서는, 예를 들어, 타이머, 동작 센서, 온도 센서, 압력 센서, 게이지, 미터기, 광학 탐지기, 이미지 센서 및 다른 장비들을 포함할 수 있다. 다른 실시예들에 있어서, 로컬 버스는 컨트롤러(380)를 상기 센서들에 연결시켜 실시간으로 입력 데이터를 받거나 또는 피드백으로 입력 데이터를 받아 그 구현을 컨트롤할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 컨트롤러(380) 또는 그 일부는 온-사이트 입력/피드백 정보를 받는 위치에 놓인 전용 장치의 형태로 구현된다. 이에 따라, 예를 들어, 컨트롤러(380)는 박스의 형태로, 예를 들어, 모든 센서들 및 다른 장비와 직접 통신하는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어를 통해 구현될 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 컨트롤러(380)는 개인용 컴퓨터(데스크톱, 랩톱, 소형 폼 팩터 장치 등) 또는 마이크로프로세서와 같은 컴퓨터 상에 구현될 수 있다. 하지만 여전히, 컨트롤러(380)는 멀티 머신들 또는 장치들 및/또는 멀티 장소에 분배될 수 있다.
도 3을 참조하면, 시스템(3000)은 또한 레일 구조물(300)의 길이를 따라 배열된 복수의 공정 모듈들(310) 상에 배치된 크레인 구조물(360)을 포함한다. 큰 유리 기판들 상의 박막 광발전 장치들을 처리하기 위한 시스템의 구현에 있어서, 시스템(300)에 의해 처리된 기판들의 여분의 큰 폼 팩터 때문에, 상기 공정 모듈들 역시 큰 사이즈 및 무거운 중량을 갖는 구성 요소들 혹은 부분들로 제조된다. 크레인 구조물(360)은 플로어 상의 높이(L3)에 위치하는 프레임 바디를 포함한다. 리프팅 모듈(365)은 상기 프레임 바디에 이동가능하게 결합되어, 어떠한 모듈 부분도 인스톨될 위치로부터 유지 스테이션(330)까지 들어 올리는 데 사용된다. 예를 들어, 공정 모듈의 뚜껑 커버(313)는 도 3에 도시된 것과 같이 유지 스테이션(330)으로 전송된다.
도 3에 역시 도시된 것처럼, 두 개의 다른 높이 레벨들이 기재되어 있다. "L1"은 플로어 상에 수평적으로 놓인 상기 레일 구조물을 위한 제1 높이 레벨을 지시하는 데 사용된다. 높이(L1)는 인간 오퍼레이터에 의해 쉽게 접근 가능한 명목 벤치 높이에 관한 것이며, 이는 모든 상기 공정 모듈들의 높이 레벨과 실질적으로 동일하여 기판들이 레일 구조물(300)을 따라 이동하는 기판 로더(340)에 의해 편리하게 로딩/언로딩될 수 있다. "L2"는 인-라인 전송 기판(320)에서의 기판 카트(350)의 제2 높이 레벨을 지시하는 데 사용된다. 제2 높이 레벨(L2)은 기판 전송 라인과 호환 가능하며, 플로어 레벨로부터 "L3" 레벨까지의 어떤 높이도 이에 해당할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기판 전송 라인은 낮은 높이(L2a)의 인커밍 라인과, 상대적으로 높은 높이(L2b)의 아웃고잉 라인을 포함한다. 높이 차이(L2b-L2a)는 멀티 레벨 기판 카트(350)의 수직 수치(vertical dimension)와 실질적으로 동일할 수 있어서, 기판 로더(340)와, 기판 카트(350)를 통한 인커밍 혹은 아웃고잉 전송 라인 중 어느 하나 사이에서의 기판 전송의 편의를 위한 엘리베이터로서의 역할을 할 수 있다. 물론, 다양한 변형 실시예들이 가능하다.
도 3을 다시 참조하면, 시스템(3000)은 레일 구조물(300)의 측부를 따라 제1 높이 레벨(L1)에 배치된 복수의 공정 모듈들(310)을 갖는 멀티 모듈 시스템이다. 구체적으로, 각 공정 모듈은 베이스(317)에 결합된 펌프 모듈(318)을 통해 진공 환경을 제공할 수 있는 챔버이다. 상기 챔버는 또한 뚜껑 커버(313)와, 몇 개의 가스 분배기들(314)에 결합된 가스 혼합기(315)를 포함하여, 혼합된 작업 가스를 뚜껑 커버(313)를 통해 상기 챔버로 제공한다. 상기 혼합된 작업 가스가 제공됨에 따라, 상기 챔버 내의 히터 상으로 로딩된 기판들은 올려진 온도까지 가열된다. 가열 에너지는 상기 챔버 내에 혼합된 작업 가스에 관련된 화학 반응을 유도하여 일정한 공정 시간에 상기 기판들 상으로 박막을 증착시킬 수 있다.
도 4는 본 고안의 다른 실시예에 따른 박막 광발전 장치를 처리하기 위한 멀티 모듈 시스템의 상면도이다. 상기 도면은 단순한 예이며, 본원 청구항의 범위를 한정하지는 않는다.
도시된 바와 같이, 멀티 모듈 시스템(4000)은 한 쌍의 기판들을 받아 그 위에서 박막 광발전 장치들을 처리하기 위한 레일 구조물(400)의 두 개의 장측부들을 따라 각각 배치된 복수의 박막 공정 모듈들(411s; 411A, 411B, 411C, ..., 412s; 412A, 412B, 412C, ...)을 포함한다. 일 실시예에서, 시스템(4000)은 레일 구조물(400)에 인접하도록(next to) 배치되며 제1 연결 장치(431)를 통해 인커밍 기판 전송 라인(451)에 결합되고 제2 연결 장치(432)를 통해 아웃고잉 기판 전송 라인(452)에 결합된 기판 전송 모듈(420)을 포함한다. 따라서 인커밍 전송 라인(451)을 통해 전달된 복수의 기판들은 제1 연결 장치(431)를 통해 기판 전송 모듈(420)에 의해 픽업될 수 있다. 기판 전송 모듈(420)은 또한 처리 후 기판들을 제2 연결 장치(432)를 통해 아웃고잉 전송 라인(452)으로 되돌려 보낼 수 있다. 일 실시예에서, 기판 전송 모듈(420)은 하나 혹은 그 이상의 기판들을 안으로 혹은 바깥으로 전송하기 위한 기판 카트(425)를 포함한다. 예를 들어 도 4a에서, 기판 카트(425)는 전송 시간 동안 (직사각형의) 한 쌍의 기판들(491, 492)을 수용할 수 있다. 또 다른 실시예에 있어서, 시스템(4000)은 레일 구조물(400)에 결합되어 그 길이를 따라 움직임으로써, 기판 카트(425)로부터 각 공정 모듈들(411s, 412s)로 혹은 그 반대로 하나 혹은 그 이상의 기판들을 로딩할 수 있는 기판 로더(440)를 포함한다.
일 실시예에서, 도 4a는 역시 공정 모듈(411A)의 몇 가지 기능적 특징들을 보여주고 있다. 본 고안의 구현에 있어서, 상기 공정 모듈은 박막 증착을 위해 고안된 진공 챔버이다. 구체적으로, 상기 박막 증착 챔버는 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD)을 수행하여 한 쌍의 직사각형 기판들 상에 광학적 투명 도전 산화막을 형성할 수 있다. 물론, 다른 박막 공정도 유사한 인-라인 셋업 및 모듈 구성을 사용하여 구현될 수 있다. 도 4a에 도시된 것처럼, 상기 공정 모듈(예를 들어, 411A)은 상부 뚜껑 커버(413)를 포함한다. 뚜껑 커버(413)는 몇 개의 소스들로부터 일정한 작업 가스들을 받고 상기 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD) 공정을 위한 혼합 전구 가스를 형성하는 가스 혼합 장치(415)를 포함한다. 상기 혼합 작업 가스는 뚜껑 커버(413)를 관통하는 네 개의 가스 유입구들(414)을 통해 상기 챔버로 분산된다. 부분적으로만 보이고 있으나, 각 공정 모듈은, 상기 챔버 내에 배치된 히터(보이지 않음)와 기판 로더(440)(레일 구조물(400)을 따라 움직임) 사이에 기판 로딩/언로딩이 필요한 경우, 열 수 있는 측부 도어 구조물(417)을 갖는다. 일 실시예에 있어서, 시스템(4000) 내에서, 기판들은 모두 짝으로 이루어진 구성에서 기판 로더(440), 공정 챔버(411s) 및 전송 모듈(420)의 기판 카트(425) 각각에서 전송되고, 로딩되며, 언로딩되거나, 혹은 리턴된다. 일 실시예에서, 복수의 공정 모듈들(411s) 각각은 도 2에 도시된 공정 모듈(210) 및 도 3에 도시된 공정 모듈(310)과 실질적으로 동일하다.
도 4b 및 도 4c는 본 고안의 일 실시예에 따른 두 개 레벨 기판 전송 라인들에 관련된 멀티 모듈 시스템을 도시하는 도 4a와 다른 각도들에서 보이는 측면도들이다.
도면에 도시된 바와 같이, 인커밍 기판 전송 라인(451)은 아웃고잉 기판 정송 라인(452)에 대해 다른 높이에 위치해 있다. 인커밍 전송 라인(451)은 레일 구조물(400) 상의 기판 로더(440)와 실질적으로 동일한 레벨인 높이 레벨(h1)에 설정되어 있다. 아웃고잉 전송 라인(452)은 이보다 높은 레벨(h2)에 설정되어 있다. 전송 모듈(420)은 엘리베이터 래크일 수 있으며, 기판 카트(425)는 위아래로 움직일 수 있다. 기판 카트(425)는 또한 높이 차이(h2-h1)와 실질적으로 동일한 레벨 대 레벨(level to level) 거리를 갖는 두 개의 지지 레벨들을 가질 수 있다.
일 실시예에서, 기판 카트(425)는 제1 위치에서 제1 높이(h1)의 인커밍 전송 라인(451)에 얼라인된 하부 지지 레벨을 가지며, 이에 따라 기판은 인커밍 전송 라인(451)으로부터 기판 카트(425)로 매끄럽게 전송될 수 있다. 구체적으로, 도 4a에 도시된 바와 같이, 두 개의 기판들(491, 492)은 전송 모듈(420) 내의 기판 카트(425)의 하부 지지 레벨로 쉬프트되기 이전에, 제1 연결 장치(431)에서 측부 대 측부 구성으로 쌍을 형성할 수 있다. 상기 기판 쌍은 이후 그 운송 시간이 맞게 조절된 기판 로더(440)로 전송되어 레일 구조물(400) 상에서 멈출 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 기판 카트(425)는 전송 모듈(420)의 래크 구조물 내 두 개의 높이 레벨에서 위아래로 움직이는 2-레벨 엘리베이터일 수 있다. 제1 높이 레벨에서, 기판 카트(425)의 하부 지지 레벨은 인커밍 전송 라인(451) 및 기판 로더(440)와 동일 레벨일 수 있으며, 상부 지지 레벨은 아웃고잉 전송 라인(452)과 동일 레벨일 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 바와 같이, 한 쌍의 새로운 기판들이 제1 연결 장치(431)를 통해 인커밍 전송 라인(451)으로부터 기판 카트(425)의 상기 하부 지지 레벨로 쉬프트될 수 있다. 기판 카트(425)는 이후 아래로 움직여 전송 모듈 엘리베이터 래크(420) 내의 제2 높이 레벨로 이동할 수 있으며, 이에 따라 상기 기판 카트의 상부 지지 레벨은 기판 로더(440)와 동일한 레벨이 될 수 있다. 다음 지정된 스케줄에서, 상기 복수의 공정 모듈들(411s) 중 하나에 의해 처리되고 레일 구조물(400)을 따라 전송 모듈(420)의 상기 위치로 이동한 이후의 한 쌍의 기판들을 기판 로더(440)가 픽업할 수 있다. 이제, 상기 처리된 기판 쌍은 기판 로더(440)로부터 기판 카트(425)의 상기 상부 지지 레벨로 쉬프트될 수 있다. 이후, 기판 카트(425)는 상기 제1 높이 레벨로 다시 이동하여, 상기 하부 지지 레벨이 기판 로더(440)와 동일한 레벨이 되고 상기 상부 지지 레벨이 아웃고잉 전송 라인(452)에 연결된 제2 연결 장치(432)와 동일한 레벨이 될 수 있다. 이후, 상기 처리된 기판 쌍이 아웃고잉 전송 라인(452)으로 쉬프트되고 전송되는 동안 실질적으로 동일한 시간에, 상기 새로운 기판 쌍은 기판 로더(440)로 전송되어 공정 모듈(예를 들어, 모듈(411A) 또는 모듈(411B))로 전달될 준비가 될 수 있다.
도 4a를 다시 참조하면, 멀티 모듈 시스템(4000)은 인-라인 기판 전송 모듈(420), 기판 로더(440) 및 복수의 공정 모듈들(411s) 각각에 결합된 컨트롤러(480)를 포함한다. 컨트롤러(480)는 레일 구조물(400) 상에서 이동하고 멈추는 기판 로더(440)의 로딩/언로딩 루틴을 적어도 일정한 공정 시간과 각 복수의 공정 모듈들(411s)의 순차적인 시간 지연을 포함하는 일정한 스케줄에 기초하여 관리할 수 있다. 도시된 바와 같이, 컨트롤러(480)는, 신호 통신(481)을 통해 기판 전송 모듈(420)로부터 혹은 기판 전송 모듈(420)로, 신호 통신(483)을 통해 기판 로더(440)로부터 혹은 기판 로더(440)로, 신호 통신(484)을 통해(즉, 각 라인들(484A, 484B, 484C)을 통해) 각 복수의 공정 모듈들(411s)로부터 혹은 각 복수의 공정 모듈들(411s)로 제어 신호들을 보내거나 혹은 피드백 신호들을 받는다. 일 실시예에서, 신호 통신은 유선 혹은 무선일 수 있다. 또 다른 실시예에서, 기판 로더, 기판 전송 모듈 및 각 공정 모듈은 공정 오토메이션을 위해 대응하는 드라이버들과 센서들을 장착할 수 있다. 예를 들어, 전송 모듈(420) 상의 엘리베이터 드라이버(elevator driver)는 컨트롤러(480)로부터 제어 신호를 받아 기판 카트(425)가 위아래로 움직여 특정 스케줄로 특정 높이 레벨에 이를 수 있다. 레일 구조물(400) 상의 움직임 드라이버(motion driver)는 컨트롤러(480)로부터 제어 신호를 받아 상기 기판 로더가 상기 레일 구조물을 따라 움직이고 스케줄대로 전송 모듈(420) 앞 원하는 위치에서 혹은 특정 공정 모듈 앞에서 멈추도록 할 수 있다. 각 공정 모듈 내의 동작 드라이버(operation driver)는 기판 로딩, 챔버, 펌핑, 가스 주입, 기판 가열, 가스 퍼지, 기판 언로딩 등과 같은 동작들을 컨트롤할 수 있다. 동시에, 복수의 센서들(명확하게 도시되지는 않음)이 상기 언급된 각 시스템 구성 요소들에 위치하여 컨트롤러(480)에 피드백 신호들을 제공할 수 있다. 상기 센서들은 타이머, 움직임 감지기, 온도 혹은 압력 센서 또는 게이지, 광학 검사기 및 기타 더 많은 요소들을 포함할 수 있다.
도 4c에 도시된 것처럼, 일 실시예에서, 컨트롤러(480)는 복수 개의 각 공정 모듈들(411s)을 위한 동작 스케줄을 설정하여 일정한 시간 지연에 따라 순차적으로 처리를 시작하며, 또한 이에 대응하여 일정한 시간 지연 내에, 2-레벨 엘리베이터로서의 기판 카트(425)가 전송 모듈(420)의 래크 구조물 내에서 제1 높이 레벨과 제2 높이 레벨 사이에서 위아래로 움직이도록 한다. 먼저 일정한 시간 지연 내에, 컨트롤러(480)는 기판 카트(425)를 상기 제1 높이 레벨에 설정한다. 기판 카트(425)의 제1 지지 레벨은 기판 로더(440)와 동일 레벨에 있게 되어 제1 기판 쌍이 기판 카트(425)의 상기 제1 지지 레벨로부터 기판 로더(440)로 전송된다. 나아가, 기판 로더(440)가 제어되어 상기 일정한 시간 지연 내에 상기 제1 기판 쌍을 대응하는 공정 모듈(예를 들어, 모듈(411A))로 전달한다. 컨트롤러(480)는 또한 상기 일정한 시간 지연 내에 기판 카트(425)가 상기 제1 지지 레벨에서 제2 기판 쌍을 로딩하여 전송 모듈(420) 내의 제2 높이 레벨로 아래로 이동할 수 있도록 하며, 이에 따라 기판 카트(425)의 제2 지지 레벨이 기판 로더(440)로부터 기판들을 받기 위한 상기 제1 높이 레벨에 얼라인될 수 있다. 이에 더하여, 컨트롤러(480)는 기판 로더(440)가 일정한 시간 지연 내에 다른 공정 모듈(예를 들어, 모듈(411B))에서 처리된 이후의 제3 기판 쌍을 픽업하여 기판 카트(425)의 상기 제2 지지 레벨로 다시 전달할 수 있다. 나아가, 컨트롤러(480)는 기판 카트(425)가 상기 제1 높이 레벨로 다시 올라가도록 하여 상기 제1 지지 레벨이 기판 로더(440)에 얼라인되고 상기 제2 지지 레벨이 아웃고잉 전송 라인(452)에 얼라인된다. 더욱이, 컨트롤러(480)는 제어 신호를 기판 카트(425)에 전송하여 상기 제2 기판 쌍을 기판 카트(425)의 상기 제1 지지 레벨로부터 상기 기판 로더로 전송하도록 하고, 이와 동시에 상기 제3 기판 쌍을 기판 카트(425)의 상기 제2 지지 레벨로부터 아웃고잉 전송 라인(452)으로 전송하도록 한다. 물론, 시스템 동작과 공정 제어에 있어서 다양한 변형 실시예들이 가능하다.
다른 실시예에 있어서, 시스템(4000)은 또한 레일 구조물(400)에 인접하도록(next to) 배치된 백업 로딩 모듈(460)을 포함한다. 일 실시예에서, 백업 로딩 모듈(460)은 상기 레일 구조물 상의 기판 로더(440)에 의해 액세스 가능한 위치에 설정된다. 예를 들어, 도 4a에서, 백업 로딩 모듈(460)은 기판 전송 모듈(420)에 대해 레일 구조물(400)의 반대편에 설정된다. 백업 로딩 모듈(460)은 인-라인 기판 검사 혹은 기판 교체를 위해 사용될 수 있다. 만약 인커밍 전송 라인으로부터 로딩된 몇몇 기판들이 이전 공정에서 형성된 광발전 물질들에 있어서 결함을 갖고 있는 것으로 발견되면, 상기 결함을 갖는 기판이 제거되고 백업 로딩 모듈(460)로부터 교체 기판이 추가된다. 하나의 공정 모듈에서 처리된 후의 기판 역시 아웃고잉 전송 라인(452)으로 전송되기 이전에 백업 로딩 모듈(460)에서 선택적으로 검사될 수 있다.
또 다른 실시예에 있어서, 본 명세서 전반에 걸쳐 기재된 멀티 모듈 시스템(1000) 또는 멀티 모듈 시스템(4000)은 두 배 혹은 복수 배로 될 수 있는 확장 가능한 단위이다. 예를 들어, 레일 구조물, 상기 레일 구조물 양측을 따라 배열된 복수의 공정 모듈들, 인커밍 기판 전송 라인 및 아웃고잉 기판 전송 라인에 인접한(next to) 전송 모듈, 상기 전송 모듈과 상기 복수의 공정 모듈들 중 하나 사이의 기판 전송을 위해 상기 레일 구조물을 따라 움직일 수 있는 기판 로더를 포함하는 하나 혹은 그 이상의 이중(duplicated) 시스템들(1000, 4000)이 연장된 기판 전송 라인들을 따라 배치될 수 있다. 여기에 기재된 예시들과 실시예들은 단순히 설명을 위한 것으로서, 다양한 변형예들이 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 암시될 수 있으며, 본원의 사상과 범위 및 첨부된 청구항들의 범위 내에 포함되어야 한다. 전술한 사항이 비록 유기 금속 화학 기상 증착(MOCVD) 공정 및 이에 대응하여 쌍을 이룬 기판들 상에 박막 광발전 장치들을 제조하기 위한 공정의 용어로 일반적으로 기재되었으나, 다른 기능적 공정 모듈들 및 기판 구성들 역시 청구항에 의해 기재된 본원 고안을 벗어나지 않고서도 사용 가능하다.

Claims (18)

  1. 제1 높이 레벨에서 제1 말단 영역으로부터 제2 말단 영역까지의 길이를 갖도록 연장되고 수평적으로 놓인 레일 구조물;
    상기 제1 말단 영역에 인접한(next to) 위치들에 각각 배치되며, 처리될 복수의 기판들을 공급하고 저장할 수 있는 제1 인-라인 전송 구조물 및 처리 후 상기 복수의 기판들을 저장하고 전달할 수 있는 제2 인-라인 전송 구조물;
    상기 레일 구조물 양 측부들에 상기 길이를 따라 실질적으로 상기 제1 높이 레벨에 배치된 복수의 공정 모듈들;
    상기 레일 구조물에 결합되고 상기 레일 구조물의 상기 제1 말단 영역으로부터 상기 제2 말단 영역까지 이동하여, 상기 제1 인-라인 전송 구조물로부터 상기 복수의 기판들 중 하나 혹은 그 이상의 기판들을 로딩하고 상기 레일 구조물의 한 측부에서 상기 복수의 공정 모듈들 각각으로 언로딩하며, 처리 후 상기 복수의 공정 모듈들 각각으로부터 하나 혹은 그 이상의 기판들을 로딩하고 상기 제2 인-라인 전송 구조물로 언로딩하는 기판 로더; 및
    상기 기판 로더, 상기 복수의 공정 모듈들 각각, 상기 제1 인-라인 전송 구조물 및 상기 제2 인-라인 전송 구조물 모두에 결합되고, 일정한 공정 시간 및 상기 복수의 공정 모듈들 각각의 순차적인 시작 동작을 위한 연속적인 시간 지연에 기초하여 상기 기판 로더의 로딩/언로딩 루틴을 관리하는 컨트롤러를 포함하는 박막 광발전 장치들을 제조하기 위한 멀티 모듈 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 복수의 공정 모듈들 각각은 상기 레일 구조물을 향하는 측면 도어를 가질 수 있는 챔버를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  3. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 적어도 하나의 상부 뚜껑 커버, 네 개 혹은 그 이상의 측부들 및 네 개의 지지부들 상에 압착된 공기에 의해 부유하는 바닥 베이스를 포함하는 부분들을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  4. 제1항에 있어서, 상기 챔버는 화학 기상 증착을 수행하기 위한 가스 환경을 조성하도록, 가스 공급 장치에 결합된 상기 뚜껑 커버에 결합된 가스 유입구와, 펌프 모듈에 결합된 상기 바닥 베이스를 관통하는 가스 유출구를 가질 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  5. 제4항에 있어서, 상기 챔버는 상기 기판 로더에 의해 상기 측면 도어 구조물을 통해 로딩되는 하나 혹은 그 이상의 기판들을 지지하기 위한 상기 바닥 베이스 상에 배치된 히터를 내부에 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 기판 로더는 상기 레일 구조물로부터 혹은 상기 레일 구조물로 하나 혹은 그 이상의 기판들을 픽업/릴리스(release)할 수 있는 로봇 암을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 기판 로더는 상기 제1 인-라인 래크(rack) 구조물로부터 측부 대 측부(side-by-side)로 수평적으로 한 쌍의 기판들을 로딩할 수 있고, 상기 제2 인-라인 래크 구조물로 또 다른 쌍의 기판들을 언로딩할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  8. 제7항에 있어서, 상기 한 쌍의 기판들 각각은 65×165cm 혹은 그 이상의 직사각형 폼 팩터(form factor)를 갖는 유리 기판 상에 형성된 구리 인듐 디셀레나이드(CIS) 베이스 박막 광발전 흡수 물질을 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  9. 제1항에 있어서, 상기 제1 인-라인 전송 구조물과 상기 제2 인-라인 전송 구조물은 상기 제1 말단 영역에서 서로 측부 대 측부로 인접하도록 배치된 것을 특징으로 하는 시스템.
  10. 제1항에 있어서, 상기 제1 인-라인 전송 구조물과 상기 제2 인-라인 전송 구조물은 상기 제1 말단 영역 부근에서 상기 레일 구조물의 양 측부들 상에 직접 대면하도록(face-to-face) 배치된 것을 특징으로 하는 시스템.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 레일 구조물의 상기 제2 말단 영역에 인접한 위치에 배치된 유지 스테이션;
    상기 제1 높이 레벨보다 높은 제2 높이 레벨에서 상기 제1 인-라인 전송 구조물 및 상기 제2 인-라인 전송 구조물 각각에 결합된 인커밍 기판 전송 라인 및 아웃고잉 기판 전송 라인; 및
    상기 모든 복수의 공정 모듈들 상에 상기 제2 높이 레벨보다 높은 제3 높이 레벨에 배치되어 상기 복수의 공정 모듈들 중 어느 것으로부터도 상기 유지 스테이션으로 모듈 부분들을 전송하는 크레인 구조물을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  12. 제11항에 있어서, 상기 제1 인-라인 전송 구조물 및 상기 제2 인-라인 전송 구조물 각각은 몇 개의 기판들을 저장하여 처리를 위한 인-라인 기판 공급을 완충하는 멀티 레벨 기판 카트를 포함하는 엘리베이터 구조물을 구비하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  13. 제12항에 있어서, 상기 멀티 레벨 기판 카트는 위아래로 움직여 상기 제2 높이 레벨에서 매번 상기 인커밍/아웃고잉 기판 전송 라인으로부터/라인으로 하나의 홀딩 레벨로/레벨로부터 한 쌍의 기판들을 받는/전달할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  14. 제12항에 있어서, 상기 멀티 레벨 기판 카트는 위아래로 움직여 상기 제1 높이 레벨에서 상기 멀티 레벨 기판 카트의 하나의 홀딩 레벨과 상기 기판 로더 사이에 한 쌍의 기판들을 전송할 수 있는 것을 특징으로 하는 시스템.
  15. 제12항에 있어서, 상기 컨트롤러는 유저 인터페이스를 통해 미리 로딩되고 상기 레일 구조물 상의 상기 기판 로더, 상기 엘리베이터 구조물 상의 상기 멀티 레벨 기판 카트 및 상기 복수의 공정 모듈들 각각에 결합된 복수의 센서들을 통해 실행되는 복수의 명령들을 갖는 컴퓨터를 포함하는 것을 특징으로 하는 시스템.
  16. 제15항에 있어서, 상기 컨트롤러는 상기 복수의 공정 모듈들 각각을 위한 동작 스케줄을 설정하여 일정한 시간 지연을 가지고 순차적으로 처리를 시작하고 이에 대응하여 상기 시간 지연 내에서 상기 기판 로더가 상기 제1 인-라인 전송 구조물로부터 한 쌍의 기판들을 획득하고, 대응하는 공정 모듈에 전달하고, 또 다른 공정 모듈에서 처리된 또 다른 한 쌍의 기판들을 픽업하고, 상기 제2 인-라인 전송 구조물에 되돌려 주는 것을 특징으로 하는 시스템.
  17. 제1항에 있어서, 상기 시스템은 상기 인커밍 및 아웃고잉 기판 전송 라인들을 따라 두 배 및 복수 배로 될 수 있는 확장 가능한 단위인 것을 특징으로 하는 시스템.
  18. 레일 구조물;
    상기 레일 구조물에 인접하도록 배치되며, 처리될 하나 혹은 그 이상의 기판들을 받기 위한 인커밍 전송 라인 및 처리 후 하나 혹은 그 이상의 기판들을 전달하기 위한 아웃고잉 전송 라인에 결합될 수 있는 기판 전송 모듈;
    상기 레일 구조물에 결합되도록 배치된 복수의 공정 모듈들;
    상기 레일 구조물을 따라 이동하여, 상기 기판 전송 모듈로부터 상기 복수의 공정 모듈들 중 하나로 복수의 기판들을 전송하고, 처리 후 상기 기판들을 픽업하여 상기 기판 전송 모듈로 리턴하는 기판 로더; 및
    상기 기판 로더, 상기 복수의 공정 모듈들 각각 및 상기 기판 전송 모듈에 결합되고, 일정한 공정 시간 및 상기 복수의 공정 모듈들 각각의 순차적인 동작을 위한 연속적인 시간 지연에 기초하여 상기 기판 로더의 로딩/언로딩 루틴을 관리하는 컨트롤러를 포함하는 복수의 박막 광발전 장치들을 처리하기 위한 시스템.
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