KR20150104575A - 온도 민감성 기판 상에서의 고온 공정을 열적으로 관리하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

온도 민감성 기판 상에서의 고온 공정을 열적으로 관리하기 위한 시스템 및 방법 Download PDF

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KR20150104575A
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heaters
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로렌스 엠. 우즈
로자인 리베린
조셉 에이치. 암스트롱
Original Assignee
어센트 솔라 테크놀로지스, 인크.
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Abstract

반대편의 전방 및 후방 외측 표면들을 갖는 가요성 폴리이미드 기판 상에 하나 이상의 박막 층들을 증착하기 위한 방법은 하기의 단계들을 포함한다: (a) 가요성 폴리이미드 기판의 전방 외측 표면의 온도가 가요성 폴리이미드 기판의 후방 외측 표면의 온도보다 높도록, 가요성 폴리이미드 기판을 가열하는 단계; 및 (b) 가요성 폴리이미드 기판의 전방 외측 표면 상에 하나 이상의 박막 층들을 증착하는 단계. 이 방법을 실행하기 위한 증착 구역은 (a) 기판의 제1 외측 표면 상에 하나 이상의 금속 재료들을 증착하도록 구성된 하나 이상의 물리적 증기 증착 공급원들; 및 (b) 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들을 포함한다.

Description

온도 민감성 기판 상에서의 고온 공정을 열적으로 관리하기 위한 시스템 및 방법{SYSTEMS AND METHODS FOR THERMALLY MANAGING HIGH-TEMPERATURE PROCESSES ON TEMPERATURE SENSITIVE SUBSTRATES}
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2013년 1월 9일자로 출원된 미국 가특허 출원 제61/750,709호에 대한 우선권의 이익을 주장하는, 2014년 1월 8일자로 출원된 미국 특허 출원 제14/150,376호의 계속출원이다. 전술된 출원들 각각은 본 명세서에 참고로 포함된다.
광기전 소자(photovoltaic device)들은 입사광에 응답하여 전류를 발생시킨다. 오늘날 흔히 사용되는 광기전 소자들의 한 부류는 결정질 규소 태양광 흡수제 층들에 기초한다. 결정질 규소 광기전 소자들은, 예를 들어 두꺼운 규소 웨이퍼들을 포함한다. 이들 웨이퍼는 취성이고, 손상 위험 없이는 구부러질 수 없으며, 따라서 웨이퍼들은 대면적 강성 유리 기판과 같은 강성 기판 상에 배치되어야 한다. 결정질 규소 광기전 소자들이 상대적으로 높은 효율을 달성할 수 있지만, 이들은 전형적으로 고가이고 무겁다. 부가적으로, 이들의 비가요성(inflexibility)은 비-평면 응용들, 또는 굽힘에 처해지는 응용들에서의 사용을 금지시키다. 또한, 이들의 중량은 일부 옥상 응용들을 금지시킨다.
따라서, 결정질 규소 광기전 소자보다 잠재적으로 더 얇고, 더 가볍고, 더 저렴한 "박막(thin-film)" 광기전 소자의 개발에 큰 관심이 있다. 부가적으로, 박막 광기전 소자는 전형적으로 적어도 어느 정도의 휘어짐을 견딜 것이고, 이는 잠재적으로는 가요성 기판의 사용을 허용하여, 광기전 소자가 가요성이게 한다. 가요성 광기전 소자는 유리하게는 비-평면 표면에 따를 수 있고/있거나 굽힘 휘어짐에 처해지는 응용들에서 사용될 수 있다.
도 1은 기판(104) 상에 배치되는 박막 스택(stack)(102)을 포함하는 종래의 박막 광기전 소자(100)의 단면도를 도시한다. 광기전 스택(102)은 기판(104)의 제1 또는 전방 외측 표면(108) 상에 배치되는, 몰리브덴 층과 같은 제1 전기 접촉 층(106)을 포함한다. 태양광 흡수제 층(110)은 제1 전기 접촉 층(106) 상에 배치되고, 이종접합 파트너 층(heterojunction partner layer)(112)이 태양광 흡수제 층(110) 상에 배치된다. 전도성 산화물 층과 같은 제2 전기 접촉 층(114)이 전형적으로 이종접합 파트너 층(112) 상에 배치된다. 태양광 흡수제 층(110) 및 이종접합 파트너 층(112)은 집합적으로 P-N 광기전 접합부를 형성하고, 이는 입사광에 응답하여 전류를 발생시킨다. 제1 및 제2 전기 접촉 층(106, 114)들은 광기전 접합부에 대한 전기적 인터페이스를 제공한다. 가능한 태양광 흡수제 층 재료의 일부 예들에는 구리-인듐-다이셀레나이드(CIS)와 같은 셀레늄계 칼코게나이드(chalcogenide), 또는 이들의 합금이 포함된다. CIS 합금의 일부 예들에는 구리-인듐-갈륨-다이셀레나이드(CIGS), 은-구리-인듐-갈륨-다이셀레나이드(AgCIGS), 및 구리-인듐-갈륨-알루미늄-다이셀레나이드(CIGAS)가 포함된다. 태양광 흡수제 내의 셀레늄을 황 또는 텔루륨과 같은 다른 VI족 원소들로 대체하거나 이들과 합금을 이루는 것이 또한 소정 응용들에서는 관심을 끌만하다. 가능한 이종접합 파트너 층 재료의 일부 예들에는 황화카드뮴, 금속 산화물, 또는 이들의 합금들이 포함된다. 버퍼 층들 및/또는 응력 제거(stress relief) 층들과 같은 추가 층들이 종종 광기전 소자(100)에 부가된다. 예를 들어, 몰리브덴 층(118)과 같은 금속 층이 때때로 기판(104)의 후방 외측 표면(116) 상에 배치되어, 응력 제거를 제공하고 정전기를 소산시킨다.
많은 광기전 소자들은 일정 응용의 전압 및/또는 전류 요건들을 충족하도록 직렬 및/또는 병렬로 전기적으로 결합되는 복수의 광전지(photovoltaic cell)들을 포함한다. 종종, 복수의 광전지들이 공통 기판 상에 모놀리식으로 집적되는(monolithically integrated) 것이 바람직하다. 모놀리식 집적은 소자 설계 동안에 소자 출력 전압 및 출력 전류 정격의 주문 제작을 가능하게 함으로써, 소자가 소자의 의도된 응용에 맞춤되게 할 수 있다. 부가적으로, 모놀리식 집적은, 비-모놀리식으로 집적된 광기전 소자들에 비해, 인접한 광전지들 사이의 피치(pitch)를 감소시키는 것에 의해, 또한 인접한 전지들을 접속하기 위한 개별 버스 바(bus bar)들의 사용을 감소시키거나 없애는 것에 의해, 작은 소자 크기 및 보기 좋은 심미적 특성들을 조장한다.
하지만, 모놀리식 집적은 기판(104)의 외측 표면(108)(도 1)과 같은 소자 기판의 외측 표면이 유전성(dielectric)일 것을 요구한다. 구체적으로, 표면은 때때로 "P1" 스크라이브(scribe)로 지칭되는 전지 격리 스크라이브(cell isolation scribe)들에 의해 인접한 광전지들의 전기적 분리를 허용하도록 유전성이어야 한다. 대신에 기판 외측 표면이 전도성인 경우, 또는 P1 스크라이브가 표면 유전체를 관통하여 전도성 기판에 이르게 되는 경우, 인접한 광전지들은 함께 전기적으로 단락됨으로써, P1 스크라이브들을 효력이 없게 할 것이다. 전기 격리 스크라이브들의 사용을 포함한 모놀리식 집적 기술의 일부 예들이, 본 명세서에 참고로 포함된 미스라(Misra)의 미국 특허 출원 공개 제2008/0314439호에 개시되어 있다.
유전성 표면은, 기판에 유전성 코팅을 적용함으로써, 금속 포일(foil)과 같은 전도성의 가요성 기판 상에서 얻어질 수 있다. 그러나, 이러한 절차는 구현하기 어려울 수 있는데, 그 이유는 광전지의 전기적 단락을 방지하기 위해 유전성 코팅이 핀홀(pinhole)과 같은 결함이 없어야 하기 때문이다. 부가적으로, 유전성 코팅은 모놀리식 집적 패턴화 공정 동안뿐만 아니라, 기판 상에서의 박막 증착 동안 손상되기 쉽다.
대안적으로, 유전성 기판이 모놀리식 집적과 함께 사용될 수 있다. 그러나, 유전성이면서도 박막 층 증착과 연관된 고온 처리를 견딜 수 있는 가요성 기판 재료들이 많지 않다. 하나의 가능한 가요성의 유전성 기판 재료는 가요성 유리이다. 그러나, 가요성 유리 기판들은 여전히 개발 단계에 있으며, 대량 생산 응용들에서의 사용에는 이용가능하지 않다. 다른 가요성의 유전성 기판 재료는 폴리이미드이다. 얇은 폴리이미드 기판들이 널리 이용가능하며, 일부 제형들이 종종 30분 이하 동안과 같은 단기간 동안에 최대 섭씨 450도의 처리 온도를 견딜 수 있다.
도 2는 반대편의 각각의 전방 및 후방 외측 표면(218, 228)들 및 두께(230)를 갖는 가요성 폴리이미드 기판(202) 상에 CIGS 태양광 흡수제 층을 형성하도록 구성되는 종래 기술의 CIGS 증착 구역(200)을 도시한다. 기판(202)에는 전방 외측 표면(218) 상에 전기 접촉 층(도시되지 않음)이 준비되어 있으며, 여기서 접촉 층은 도 1의 층(106)과 유사하다. 도 1의 층(118)과 유사한 응력 제거 층(도시되지 않음)이 후방 외측 표면(228) 상에 선택적으로 배치된다. 증착 구역(200)은 기판(202)의 전방(210)에 후속적으로 배치되는 금속 플럼(plume)(212, 214, 216)들을 각각 방출하는 복수의 공급원(source)들을 포함한다. 이러한 시스템에서, 3개의 공급원(204, 206, 208)들은 기판(202)의 전방 외측 표면(218) 상에 금속 원소들을 배치하는데, 이들 원소에는 전형적으로 구리, 인듐 및 갈륨 중 하나 이상이 포함된다. 셀레늄 매니폴드(220)가 기판(202)의 전방(210)에서 증착 구역(200)에 셀레늄 증기(222)를 제공한다. 기판(202)의 후방(226)에 배치되는 기판 히터(224)들이 기판(202)의 후방 외측 표면(228)에 복사열을 제공한다. 구역 인클로저(zone enclosure) 및 진공 펌프(도시되지 않음)가 증착 구역(200) 내에서 진공을 유지한다. 공급원(204, 206, 208)으로부터 기판(202)의 전방 외측 표면(218) 상으로 방출되는 구리, 인듐, 및 갈륨은 적당한 열역학적 환경이 주어지면 셀레늄 증기(222)의 존재 하에 집합적으로 반응하여 기판의 전방 외측 표면(218) 상에 CIGS 층의 전구체 또는 CIGS 층 전부를 형성한다.
금속 공급원(204, 206, 208)들은 전방 외측 표면(218)에 약간의 열을 제공한다. 또한, 조기 증착 진행 안정성(early deposition run stability)을 향상시키고 원소들이 응결 및 재증발되는 것을 방지하도록 기판(202)의 전방(210)에 추가 히터(도시되지 않음)들이 때때로 배치된다. 존재한다면, 이들 추가 히터는 또한 전방 외측 표면(218)을 다소 가열할 것이다. 그러나, 기판의 후방 외측 표면(228)을 가열하는 기판 히터(224)들은 CIGS 증착을 가능하게 하는 데 필요한 열에너지의 대부분을 제공한다. 기판 히터(224)들은 공급원(204, 206, 208)들에 의해 제공되는 상이한 가열 수준들로 인해, 요구되는 기판(202) 온도를 달성하기 위하여 서로에 대해 상이한 설정점들을 필요로 할 수 있다. 당업계에 알려져 있는 바와 같이, CIS/CIGS 증착은 높은 기판 온도를 필요로 하며, 광기전 소자 효율이 종종 기판 온도에 따른다. 예를 들어, 섭씨 500도를 초과하는 기판 온도는 전형적으로 최고 효율의 CIS/CIGS 광기전 소자를 얻는 데 필요하다. 부가적으로, 공동-증발(co-evaporated) CIGS 공정 동안에, Se 증기 클러스터(evaporant cluster) 크기를 감소시키기 위해, 예를 들어 Se 노(furnace) 또는 크래커(cracker)를 사용함으로써, 박막 증착 동안에 Se 열에너지를 증가시킨다는 잠재적인 이점들을 연구들이 보여주었다. (예를 들어, 문헌[M. Kawamura et al., "Cu(InGa)Se2 thin-film solar cells grown with cracked selenium," Journal of Crystal Growth, vol. 311, January 15, 2009, pp. 753-756] 참조). 강성 유리 기판들이 이들 온도에 대해 내구성을 갖지만, 가요성 폴리이미드 기판들은 상승된 온도에서 열화됨으로써, 폴리이미드 기판들 상에서의 CIS/CIGS 증착 공정들을 제한한다. 부가적으로, 폴리이미드 기판들은 수증기를 매우 흡수하기 쉬운데, 수증기는 후속적으로 CIS/CIGS 제조 동안에 가열될 때 방출될 수 있다. 폴리이미드 기판들이 전기 접촉 층 증착에 앞서 적절하게 탈기되는(degassed) 것을 보장하기 위해 극도의 주의가 취해지지지 않는다면, 기판 가열 동안에 수분이 제1 전기 접촉 층 아래에 포획되어, 잠재적으로는 PV 소자 균열(cracking) 및 블리스터링(blistering)으로 이어질 수 있다. 균열 및 블리스터링은 광기전 소자 성능 및/또는 제조 수율을 현저하게 약화시킬 수 있다.
일 실시예에서, 반대편의 전방 및 후방 외측 표면들을 갖는 가요성 폴리이미드 기판 상에 하나 이상의 박막 층들을 증착하기 위한 방법은 하기의 단계들을 포함한다: (a) 가요성 폴리이미드 기판의 전방 외측 표면의 온도가 가요성 폴리이미드 기판의 후방 외측 표면의 온도보다 높도록, 가요성 폴리이미드 기판을 가열하는 단계; 및 (b) 가요성 폴리이미드 기판의 전방 외측 표면 상에 하나 이상의 박막 층들을 증착하는 단계.
일 실시예에서, 가로(width) × 세로(depth)의 제1 외측 표면을 갖는 기판 상에 재료를 증착하기 위한 증착 구역은 하기를 포함한다: (a) 기판의 제1 외측 표면 상에 하나 이상의 금속 재료들을 증착하도록 구성된 하나 이상의 물리적 증기 증착 공급원(physical vapor deposition source)들; 및 (b) 하나 이상의 복사 구역 경계 히터(radiant zone boundary heater)들. 각각의 복사 구역 경계 히터는 적외 방사선을 방출하도록 구성되는 외측 가열 표면을 포함하고, 적어도 하나의 외측 가열 표면은 90도 미만의 각도만큼 기판의 제1 외측 표면으로부터 각도를 이루어 변위되어 있다. 각각의 외측 가열 표면은 기판의 제1 외측 표면의 적어도 일부를 바라보는 시선(line of sight) 내에 있다.
도 1은 종래 기술의 박막 광기전 소자의 단면도.
도 2는 종래 기술의 CIGS 증착 시스템을 도시하는 도면.
도 3은 열이 폴리이미드 기판 내에 어떻게 포획될 수 있는지의 일례를 도시하는 도면.
도 4는 기판의 후방 외측 표면으로부터의 열 복사를 촉진시킴으로써 기판 가열이 어떻게 최소화될 수 있는지의 일례를 도시하는 도면.
도 5는 일 실시예에 따른, 기판의 전방 외측 표면을 복사 가열하도록 구성된 히터들을 포함하는 하나의 CIGS 증착 구역을 도시하는 도면.
도 6은 일 실시예에 따른, 도 5의 증착 구역에 의해 형성된 CIGS 태양광 흡수제 층을 포함하는 광기전 소자의 단면도.
도 7은 일 실시예에 따른, 가요성 폴리이미드 기판 상에 하나 이상의 박막 층들을 증착하기 위한 방법을 예시하는 도면.
도 8은 다른 실시예에 따른, 기판의 전방 외측 표면을 복사 가열하도록 구성된 세그먼트형(segmented) 히터들을 포함하는 하나의 CIGS 증착 구역을 도시하는 도면.
위에서 논의된 바와 같이, 폴리이미드 기판 상에 CIS/CIGS를 증착하기 위한 종래의 시스템들은 증착 장비가 전방 외측 표면 상에 CIS/CIGS를 증착하는 동안, 기판의 후방 외측 표면을 복사 가열하도록 구성된 기판 히터들을 포함한다. 종래의 시스템들이 후방 외측 표면 가열을 채용하는 이유는 두 가지인데, 즉 (1) 강건한 CIS/CIGS 증착을 위한 균일한 가열을 얻기 위해 후방 표면 가열이 필요하다고 통상적으로 생각되었고, (2) 후방 표면 가열은 기판 히터들이 CIS/CIGS 공급원들의 경로들의 외부에 배치되게 한다는 것이다.
그러나, 발명자들의 열적 모델링은, 전형적인 CIS/CIGS 증착 동안, 기판의 두께에 걸쳐 작지만 무의미하지 않은 열적 구배(thermal gradient)가 존재함을 나타낸다. 예를 들어, 기판(202)의 후방 외측 표면(228)측에 인가되는 가열은, 접촉 층이 전방 외측 표면(218) 상에 배치될 때(도 2 참조), 기판의 두께(230)에 걸쳐 작은(예를 들어, 3 내지 7℃) 열적 구배로 이어진다. 따라서, 기판의 전방 외측 표면(218)은 이들 조건 하에서 후방 외측 표면(228)보다 약간 저온이다. 이러한 열적 구배는 코팅과 기판 사이의 접촉의 품질에 따라 더 유의하거나 덜 유의할 수 있다. 전방에서 후방으로의 온도 구배는 통상의 유리 기판들 또는 금속 기판들에서는 문제가 아니며, 후자의 경우에서는 거의 또는 전혀 구배가 없다고 추정가능한데, 그 이유는 기판 히터들은 기판의 손상 없이 고품질의 CIS/CIGS를 반응시키기 위해 필요한 대로 기판의 전방 외측 표면 상에서 충분한 열을 달성하도록 조절될 수 있기 때문이다. 그러나, 폴리이미드 또는 가능하게는 얇은 유리와 같은 온도 제한형 기판들의 경우에, 기판 히터들은 기판 온도 제한보다 높게 조절될 수 없음으로써, 잠재적으로는 고품질의 CIS/CIGS를 반응시키기 위한 전방 외측 표면으로의 열이 적게 된다. 따라서, 기판 두께에 걸친 5℃의 열적 구배의 경우에, 열을 기판의 전방측에 인가하는 것은 후방측 가열과 비교할 때 동일한 전방측 온도를 달성하기 위해 후방측 온도가 10℃ 더 낮게 될 것이다.
발명자들은 CIS/CIGS 증착 동안의 열적 구배가 폴리이미드 기판의 절연 특성, 열 반사성 전방측 금속 층, 및 진공 챔버 내에서의 공정 주도형(process driven) 활성 복사 가열 및 냉각의 조합에 기인될 수 있다고 판단하였다. 예를 들어, 도 3은 전방 외측 표면(304) 상의 전방 금속 층(302) 및 후방 외측 표면(308) 상의 후방측 금속 층(306)을 포함하는 폴리이미드 기판(300)의 단면도를 도시한다. 열은 CIS/CIGS 증착 동안에 주로 복사에 의해 기판(300)으로 그리고 기판으로부터 전달되는데, 이는 증착이 진공에서 이루어지기 때문이다.
후방 외측 표면(308)이 후방측 금속 층(306)의 외측 표면(322)에 충돌하는 방사선(310)에 의해 가열되는 시나리오를 고려한다. 방사선(310)의 일부분(312)은 후방측 금속 층(306)에 의해 멀리 반사되는 반면, 방사선(310)의 일부분(314)은 후방측 금속 층(306)을 통해 투과되고 기판(300)에 의해 부분적으로 흡수된다. 기판(300)의 상대적으로 낮은 열전도율로 인해, 열은 기판(300)을 통해 상대적으로 느리게 전도되어, 고온의 공급원로부터의 일부 입사 열 복사에도 불구하고, 전방 접점(302)으로부터 멀리 저온의 챔버 주위로의 열 복사에 힘입어, 기판(300)의 후방(316)이 기판의 전방(318)보다 더 따뜻하다. 부가적으로, 기판(300)에 의해 흡수되지 않는 방사선(314)의 일부는 화살표(320)로 나타낸 바와 같이, 전방 금속 층(302)에 의해 기판(300) 내로 다시 반사되며, 이는 기판(300)을 추가로 가열한다. 유사하게, 후방측 금속이 사용되지 않을 때, 후방측 히터들로부터의 일차 방사선 및 전방 금속 층(302)의 후방으로부터의 반사된 방사선은 기판 가열을 초래한다. 어떠한 경우에도, 전방 외측 표면(324)은 그의 바라보는 시선이 거의 저온의 표면들의 것이기 때문에 복사 냉각된다.
따라서, 발명자들은 전방 외측 표면 상에 CIS/CIGS를 증착할 때, 폴리이미드 기판의 후방 외측 표면 대신에 그의 전방 외측 표면을 가열하는 것이 더 양호하다고 판단하였다. 예를 들어, 전방 외측 표면의 가열은 잠재적으로는 가열 방사선이 CIS/CIGS 증착이 발생하는 기판의 전방측으로 실질적으로 한정되게 함으로써, 종래의 기술을 사용하여 요구되는 바와 같은 전체 기판의 과도한 가열 없이 CIS/CIGS 반응을 지원하는 필요한 에너지를 제공한다. CIS/CIGS 반응을 향상시키면서 과도한 기판 가열을 피하는 이러한 능력은 기판 열화를 감소시킴으로써 소자 신뢰성 및 높은 제조 수율을 촉진한다. 또한, 기판의 전방 외측 표면의 가열은, Se 노 또는 크래커의 사용을 필요로 함이 없이, 공동-증발 CIGS 증착 공정 동안에 작은 Se 증기 클러스터 크기를 달성하기에 충분한 열에너지를 제공할 수 있다.
발명자들은 또한, 후방 외측 표면으로부터의 열의 복사 방출을 촉진함으로써, 전방 외측 표면 상에서의 CIS/CIGS 증착 동안에 폴리이미드 기판의 가열이 추가로 최소화될 수 있다는 것을 발견하였다. 도 4는 반대편의 전방 및 후방 외측 표면(402, 404)들을 갖는 폴리이미드 기판(400)의 단면도를 도시한다. 몰리브덴 층과 같은 전방 금속 층(406)이 전방 외측 표면(402) 상에 배치된다. 기판(400)이 전방 금속 층(406)에 충돌하는 방사선(408)에 의해 가열되는 것으로 가정한다. 방사선의 일부분(410)은, 일부 전도되는 열 흐름과 함께, 전방 금속 층(406)을 통해 기판(400) 내로 흐를 것이다. 열 방사선(410)이 후방 외측 표면(404)을 빠져 나가 방사선(410)이 기판(400) 내부에 포집되는 것을 방지함으로써 기판 가열을 최소화하는 것을 돕는 것이 바람직하다. 위에서 논의된 바와 같이, 과도한 기판 가열은 다수의 원하지 않는 효과들을 야기할 수 있으며, 따라서 기판 가열을 최소화하는 것이 바람직하다.
도 4와 관련하여, 후방 금속 층은 기판 및 전방 금속 층으로부터 기판 내로 다시 열을 반사시킴으로써, 기판으로부터 멀어지는 방향으로의 열의 복사를 저해한다. 그러한 저해는 후방 금속 코팅을 생략함으로써, 또는 후방 금속 코팅 대신에 응력 정합 층(stress matching layer)으로서 적외선 투과성 코팅(412)을 사용함으로써 제거될 수 있다. 부가적으로, 기판으로부터 멀어지는 방향으로의 열 복사는 투과성 코팅(412)이 고 이미턴스(emittance) 코팅이 되게 함으로써 촉진될 수 있다. 일부 실시예들에서, 고 이미턴스 코팅은 광전지들의 원하지 않는 전기적 단락의 위험성을 감소시키는 유전성 코팅이다. 고 이미턴스 코팅의 일부 예들에는 Al2O3, SiOx와 같은 투과성 산화물 및 광-투과성 질화물이 포함된다. 이들 재료는 전형적으로 최소 흡수 및 저 전도율을 가지고서 적외선 투과 및 고 이미턴스를 달성한다.
도 5는 가요성 폴리이미드 기판(502) 상에 CIGS를 증착하도록 구성된 하나의 CIGS 증착 구역(500)을 도시한다. 증착 구역(500)은 길이(504), 높이(506), 및 길이와 높이 방향들에 수직인 폭(도면 부호가 표기되지 않음)을 갖는다. 증착 구역(500)은 진공 펌프(510) 및 인클로저(508)를 포함하며, 이들은 인클로저(508) 내부에 진공을 유지하도록 구성되는 진공 챔버를 집합적으로 형성한다. 배출(pay-out) 및 권취(take-up) 스풀(spool)들 및 기판 지지 롤러들과 같은 구역(500)의 내부 및/또는 외부의 기판 취급 장치(도시되지 않음)는, 기판(502)의 전방 외측 표면(512)이 실질적으로 길이 × 폭 방향들로 배치되도록, 구역(500) 내에서 기판(502)을 지지한다. 일부 실시예들에서, 기판 취급 장치는 또한 길이(504) 방향으로 구역(500)을 통해 기판(502)을 병진이동시킬 수 있다.
증착 구역(500)은 금속 재료들을 증착하도록 구성된 복수의 물리적 증기 증착 공급원들을 포함하는데, 본 실시예에서는 3개의 공급원(514, 516, 518)들이 도시되어 있다. 이들 공급원은, 예를 들어 구리, 인듐, 및 갈륨뿐만 아니라 구역(500) 내에서 요구되는 반도체 화합물을 제조하기 위해 필요한 다른 원소들을 제공한다. 물리적 증기 증착 공급원(514, 516, 518)들은 기판(502)의 전방(520)에 배치되고, 요구되는 반도체 화합물을 제조하기 위해 요구되는 원소들 중 적어도 일부를 제공하는 금속 플럼(522, 524, 526)들을 방출하도록 구성된다. 예를 들어, 일부 실시예들에서, 물리적 증기 증착 공급원(514, 516, 518)들은 기판(502)의 전방 외측 표면(512) 상에 구리, 인듐 및 갈륨을 각각 배치한다. 셀레늄 매니폴드(528)는 전형적으로 셀레늄 증기(530)를 증착 구역(500)에 제공하도록 포함된다.
증착 구역(500)은 하나 이상의 복사 구역 경계 히터(532)들을 추가로 포함한다. 본 문헌에서, 물품의 특정 예들이 괄호 내 숫자(예를 들어, 히터(532(1)))를 사용하여 지칭될 수 있는 반면, 괄호가 없는 도면 부호(예를 들어, 히터(532))들은 임의의 그러한 물품을 지칭한다. 각각의 복사 구역 경계 히터(532)는 복사 가열을 위한 적외 방사선을 방출하도록 구성된 각자의 외측 가열 표면(536)을 갖는다. 외측 가열 표면(536)은 기판 외측 표면(512)의 적어도 일부를 바라보는 시선 내에 있다. 일부 실시예들에서, 히터(532)들은 전기 복사 히터들이다. 복사 구역 경계 히터(532(1) 내지 532(4))들은, 이들의 각자의 가열 표면(536)들이 실질적으로 길이 × 폭 방향들로 배치되어 가열 표면들이 기판의 전방 외측 표면(512)의 적어도 일부와 고 형태 계수(view factor)를 갖도록 배치된다. 본 문헌의 문맥상, 제2 표면에 대한 제1 표면의 형태 계수는 (i) 제2 표면과 충돌하는 제1 표면을 떠난 방사선 대 (ii) 제1 표면을 떠난 총 방사선의 비이다. 예를 들어, 기판의 외측 표면(512)에 대한 가열 표면(536(1))의 형태 계수는 (i) 표면(536(1))을 떠나 기판 표면(512)에 충돌하는 적외 방사선 대 (ii) 가열 표면(536(1))을 떠난 총 적외 방사선의 비이다. 한편, 복사 구역 경계 히터(532(5) 및 532(6))들은, 이들의 각자의 가열 표면(536)들이 45도와 같은 90도 미만인 각자의 각도(540)만큼 기판의 전방 외측 표면(512)으로부터 각도를 이루어 변위되어 있도록 배치된다. 히터(532(5), 532(6))들의 그러한 배치는 그들의 각자의 가열 표면(536)들이, 가열 표면들이 외측 표면(512)의 평면에 수직인 상태로 히터들이 배치되는 경우에 얻어지는 것보다 더 높은, 기판 외측 표면(512)에 대한 형태 계수를 갖게 한다. 히터들이 기판 전방 외측 표면(512)에 대해 고 형태 계수를 갖도록 히터들을 배치하는 것은 전방 외측 표면(512)의 직접 복사 가열을 가능하게 하여, 전방 외측 표면(512)의 온도가 기판(502)의 후방 외측 표면(542)의 온도보다 높아지게 한다. 물리적 증기 증착 공급원(514, 516, 518)들로부터의 열은 또한 전형적으로 전방 외측 표면(512)을 직접적으로 가열하여, 이들 공급원 및 구역 경계 히터(532)들이 필요한 열에너지를 집합적으로 제공하여서, 구리, 인듐, 및 갈륨이 CIGS를 형성하도록 전방 외측 표면(512)에서 셀레늄과 반응하게 할 것이다.
추가 증착 구역들이 전형적으로 증착 구역(500)과 함께 사용될 것이며, 여기서 각각의 추가 증착 구역은 기판(502) 상에 하나 이상의 추가 박막 층들을 증착하여 증착된 박막 층들이 기판(502) 상에 박막 스택을 집합적으로 형성하게 하는 것이 예상된다. 예를 들어, 추가 증착 구역은, 기판(502)이 구역(500) 내로 진입하기 전에, 기판의 전방 외측 표면(512) 상에 전기 접촉 층을 증착하도록 구역(500)으로부터 상류측에 위치될 수 있다. 다른 예로서, 추가 증착 구역은 구역(500) 내에서 증착된 CIGS 층 상에 이종접합 파트너 층을 증착하도록 구역(500)으로부터 하류측에 위치되어, CIGS 층 및 이종접합 파트너 층이 P-N 광기전 접합부를 집합적으로 형성하게 할 수 있다. 또한, 증착 구역(500)의 다수의 예들이 선택적으로, 예를 들어 나스(Nath) 등의 미국 특허 제8,021,905호에 개시된 기술들을 사용함으로써, 기판(502) 상에 다수의 CIGS 서브 층들을 증착하는 데 채용된다. 또한, 증착 구역(500)이 각자의 인클로저(508) 및 진공 펌프(510)를 갖는 것으로 도시되어 있지만, 일부 대안적 실시예들에서, 구역(500)은 하나 이상의 다른 증착 구역들과 인클로저 및/또는 진공 펌프를 공유한다.
도 6은 증착 구역(500)에 의해 형성된 CIGS 층을 포함한 광기전 소자의 일례인 광기전 소자(600)의 단면도를 도시한다. 그러나, 증착 구역(500)은 광기전 소자(600)의 CIGS 층을 형성하는 것으로 제한되지 않는다. 광기전 소자(600)는 기판의 전방 외측 표면(512) 상에 형성되는 제1 전기 접촉 층(602), 접촉 층(602) 상에 증착 구역(500)에 의해 형성되는 CIGS 태양광 흡수제 층(604), 태양광 흡수제 층(604) 상에 형성되는 이종접합 파트너 층(606), 및 이종접합 파트너 층(606) 상에 형성되는 제2 전기 접촉 층(608)을 포함한다. 층(602, 604, 606, 608)들은 전방 외측 표면(512) 상에 박막 스택(610)을 집합적으로 형성한다. 태양광 흡수제 층(604) 및 이종접합 파트너 층(606)은 P-N 접합부를 집합적으로 형성하고, 이는 입사광에 응답하여 전자-정공 쌍들을 생성한다. 광기전 소자(600)는 선택적으로, 스택(610)의 하나 이상의 층들을 형성할 때, 후방 외측 표면(542)으로부터의 열의 복사를 용이하게 하기 위해, 기판의 후방 외측 표면(542) 상에 형성되는 고 이미턴스 산화물 층(612)을 추가로 포함한다. 버퍼 층 및/또는 응력 제거 층과 같은 추가 층들이 광기전 소자의 범주로부터 벗어남이 없이 광기전 소자(600)에 추가될 수 있다.
증착 구역(500)이 기판(502) 상에 CIGS를 증착하도록 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 구역(500)은 CIS, CIS의 다른 합금, 또는 심지어 본 발명의 범주로부터 벗어남이 없이 온도 제한형 기판들 상에서 높은 증착 온도들을 필요로 하는 CIS/CIGS 이외의 재료를 증착하도록 수정될 수 있다. 부가적으로, 증착 구역(500)이 기판의 전방 외측 표면(512)만이 직접적으로 복사 가열되도록 구성되는 것으로 도시되어 있지만, 구역(500)이 기판(502)의 후방 외측 표면(542)을 복사 가열하도록 구성되는 히터들을 기판(502)의 후방(544)에서 추가적으로 포함하도록 수정될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 후방 표면 히터들이 채용되는 경우, 증착 구역(500)은 구역 경계 히터(532)들 및 물리적 증기 증착 공급원(514, 516, 518)들과 같이 전방 외측 표면(512)을 직접적으로 복사 가열하는 복사열 생성 요소들이 위에서 논의된 전방 외측 표면 가열과 관련된 이점들을 실현하기 위해 기판(502) 상에서의 CIS/CIGS 반응에 필요한 열에너지의 대부분을 제공하도록 구성되어야 한다. 대안적인 실시예에서, 기판의 후방 외측 표면(542)으로부터의 복사 열전달을 향상시킴으로써 과도한 열 축적으로부터 기판(502)을 보호하면서 보다 큰 전방 외측 표면(512) 온도를 가능하게 하기 위해, 증착 구역(500)은 기판(502)의 후방(544)에 배치되는 기판 냉각기(도시되지 않음)들을 추가로 포함한다.
도 7은 반대편의 전방 및 후방 외측 표면들을 포함하는 가요성 폴리이미드 기판 상에 하나 이상의 박막 층들을 증착하기 위한 방법(700)을 예시한다. 방법(700)은 전방 외측 표면의 온도가 후방 외측 표면의 온도보다 높도록, 기판의 전방 외측 표면을 가열하는 단계(702)로 개시된다. 단계(702)의 일례는 전방 외측 표면(512)이 후방 외측 표면(542)보다 높은 온도에 있도록 구역 경계 히터(532)들을 사용하여 기판(502)의 전방 외측 표면(512)을 가열하는 것이다(도 5 참조). 단계(704)에서, 하나 이상의 박막 층들이 전방 외측 표면(512) 상에 증착된다. 단계(704)의 일례는, 전방 외측 표면(512) 상에 CIGS 층(604)을 형성하기 위해 상승된 온도의 매니폴드(528)로부터의 셀레늄 존재 하에, 공급원(514, 516, 518)들로부터의 구리, 인듐, 및 갈륨을 각각 반응시킴으로써 기판(502)의 전방 외측 표면(512) 상에 CIGS 층(604)을 형성하는 것이다.(도 5 및 도 6). 단계(702, 704)들이 별개의 단계들로서 도시되어 있지만, 이들 단계들 중 적어도 일부가 많은 실시예들에서 동시에 실행될 것이라는 것이 예상된다.
도 8은 도 5에 도시된 것과 유사한 방식으로 가요성 폴리이미드 기판(502) 상에 CIGS를 증착하도록 구성된 다른 CIGS 증착 구역(800)을 도시한다. 증착 구역(800)은 도 5의 증착 구역(500)과 유사하지만, 몇몇 구역 경계 히터(532)들이 세그먼트형 구역 경계 히터(802)들로 대체되어 있다. 세그먼트형 구역 경계 히터(802)들은 기판(502)을 향해 형태 계수를 증가시키면서 균일한 가열을 가능하게 하는 방식으로 정렬됨으로써, 구역 길이(504)에 대한 영향을 최소화하면서 열에너지가 히터(802)들로부터 기판으로 전달되게 하는 효율을 증가시킨다. 구역(800) 내에 셀레늄 증기(530) 및/또는 다른 증착 원소들을 수용하기 위해, 차폐체(804)들이 인접한 히터(802)들 사이의 공간들 내에 선택적으로 배치된다. 차폐체(804)들은 구역(800) 내의 CIGS 증착을 모니터링하기 위한 비-접촉 수단을 수용하기 위해 전기 및/또는 광 통과지점(pass-through)들을 수용하도록 선택적으로 제조된다. 각각의 구역 경계 히터(802)는 복사 가열을 위한 적외 방사선을 방출하도록 구성된 각자의 외측 가열 표면(806)을 갖는다. 히터(802)들은 각각의 외측 가열 표면(806)이 기판의 외측 표면(512)의 적어도 일부를 바라보는 시선 내에 있도록 배치된다. 각각의 히터(802)는, 그의 외측 가열 표면(806)이 45도와 같은 90도 미만인 각자의 각도(808)만큼 기판의 전방 외측 표면(512)으로부터 각도를 이루어 변위되도록 배치된다. 히터(802)들의 그러한 배치는 그들의 각자의 가열 표면(806)들이, 가열 표면들이 외측 표면(512)에 수직인 상태로 히터들이 배치되는 경우에 얻어지는 것보다 더 높은, 기판 외측 표면(512)에 대한 형태 계수를 갖게 한다. 차폐체(804)들, 외측 가열 표면(806)들 및 각도(808)들의 일부 예들만이 예시 명료성을 증진시키기 위해 도 8에서 도면 부호가 붙어 있다.
본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들이 CIS/CIGS 증착과 관련하여 설명되었지만, 이들은 가요성 디스플레이를 위한 그리고/또는 가요성 전자기기를 위한 고속 결정질 박막 트랜지스터의 고온 증착과 같은 다른 재료들의 고온 증착에 또한 적용될 수 있다. 부가적으로, 본 명세서에 개시된 시스템들 및 방법들은 폴리이미드 기판들, 또는 심지어 첨가제들 및 충전제들을 갖는 중합체와의 사용으로 한정되는 것이 아니라, 얇은 가요성 유리 및 가능하게는 절연된 금속 포일들과 같은 저 열전도율을 갖는 다른 온도 민감성(temperature sensitive) 기판에 또한 적용가능하다. 이들 기판은 폴리이미드보다 더 높은 온도 제약들을 가질 수 있지만, 개시된 시스템들 및 방법들로부터 또한 이득을 얻을 수 있는, 구조적 완전성 및 온도에 대한 민감성의 조합을 나타낼 수 있다.
특징들의 조합
전술한 특징들뿐만 아니라 이하에서 청구된 것들은 그 범주로부터 벗어남이 없이 다양한 방식들로 조합될 수 있다. 이하의 예들은 일부 가능한 조합들을 예시한다:
(A1) 반대편의 전방 및 후방 외측 표면들을 갖는 가요성 폴리이미드 기판 상에 하나 이상의 박막 층들을 증착하기 위한 방법은 하기의 단계들을 포함할 수 있다: (a) 가요성 폴리이미드 기판의 전방 외측 표면의 온도가 가요성 폴리이미드 기판의 후방 외측 표면의 온도보다 높도록, 가요성 폴리이미드 기판을 가열하는 단계; 및 (b) 가요성 폴리이미드 기판의 전방 외측 표면 상에 하나 이상의 박막 층들을 증착하는 단계.
(A2) (A1)로서 기재된 방법에서, 가열하는 단계는 하나 이상의 복사열 발생 요소들을 사용하여 가요성 폴리이미드 기판의 전방 외측 표면을 복사 가열하는 단계를 포함할 수 있으며, 하나 이상의 복사열 발생 요소들 각각은 적어도 부분적으로 가요성 폴리이미드 기판의 전방 외측 표면을 바라보는 시선 내에 있다.
(A3) (A2)로서 기재된 방법에서, 하나 이상의 복사열 발생 요소들은 전기 복사 히터들을 포함할 수 있다.
(A4) (A1) 내지 (A3)으로서 기재된 방법들 중 임의의 방법은 가열하는 단계와 증착하는 단계 동안에 가요성 폴리이미드 기판 주위에 진공을 유지하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
(A5) (A1) 내지 (A4)로서 기재된 방법들 중 임의의 방법에서, 증착하는 단계는 가요성 폴리이미드 기판의 전방 외측 표면 상에 구리-인듐-다이셀레나이드 및 구리-인듐-다이셀레나이드의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 증착하는 단계를 포함할 수 있다.
(A6) (A1) 내지 (A5)로서 기재된 방법들 중 임의의 방법에서, 증착하는 단계는 셀레늄의 존재 하에 적어도 구리 및/또는 인듐을 반응시키는 단계를 포함할 수 있다.
(A7) (A1) 내지 (A6)으로서 기재된 방법들 중 임의의 방법은 가요성 폴리이미드 기판의 후방 외측 표면 상에 산화물 층을 증착하는 단계를 추가로 포함할 수 있다.
(B1) 가로 × 세로의 제1 외측 표면을 갖는 기판 상에 재료를 증착하기 위한 증착 구역은 하기를 포함할 수 있다: (a) 기판의 제1 외측 표면 상에 하나 이상의 금속 재료들을 증착하도록 구성된 하나 이상의 물리적 증기 증착 공급원들; 및 (b) 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들. 각각의 복사 구역 경계 히터는 적외 방사선을 방출하도록 구성되는 외측 가열 표면을 포함할 수 있고, 적어도 하나의 외측 가열 표면은 90도 미만의 각도만큼 기판의 제1 외측 표면으로부터 각도를 이루어 변위될 수 있다. 각각의 외측 가열 표면은 기판의 제1 외측 표면의 적어도 일부를 바라보는 시선 내에 있을 수 있다.
(B2) (B1)로서 기재된 증착 구역에서, 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들 중 적어도 하나는 길이 및 폭 방향들로 배치된 외측 가열 표면을 포함할 수 있다.
(B3) (B1) 또는 (B2)로서 기재된 증착 구역들 중 어느 하나의 증착 구역에서, 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들은 전기 복사 히터를 포함할 수 있다.
(B4) (B1) 내지 (B3)으로서 기재된 증착 구역들 중 임의의 증착 구역은 증착 구역 내에서 진공을 유지하도록 구성된 진공 펌프 및 인클로저를 추가로 포함할 수 있다.
(B5) (B1) 내지 (B4)로서 기재된 증착 구역들 중 임의의 증착 구역에서, 하나 이상의 물리적 증기 증착 공급원들은 기판의 제1 외측 표면 상에 구리, 갈륨 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 증착하도록 구성될 수 있다.
(B6) (B1) 내지 (B5)로서 기재된 증착 구역들 중 임의의 증착 구역은 셀레늄 증기를 증착 구역에 제공하도록 구성된 셀레늄 매니폴드를 추가로 포함할 수 있다.
(B7) (B1) 내지 (B6)으로서 기재된 증착 구역들 중 임의의 증착 구역에서, 하나 이상의 물리적 증기 증착 공급원들은 기판의 제1 외측 표면 상에 적어도 구리, 갈륨, 및 인듐을 증착하도록 구성될 수 있다.
(B8) (B1) 내지 (B7)로서 기재된 증착 구역들 중 임의의 증착 구역에서, 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들은 서로 분리된 복수의 복사 히터들을 포함할 수 있다.
(B9) (B8)로서 기재된 증착 구역에서, 서로 분리된 복수의 복사 히터들은 제1 및 제2 복사 히터들을 포함할 수 있고, 증착 구역은 제1 복사 히터와 제2 복사 히터 사이에 배치되는 차폐체를 추가로 포함할 수 있으며, 차폐체는 증착 구역 내에서 하나 이상의 증착 원소들을 수용하도록 구성된다.
(B10) (B1) 내지 (B7)로서 기재된 증착 구역들 중 임의의 증착 구역에서, 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들은 단일 복사 히터일 수 있다.
그 범주로부터 벗어남이 없이 상기 방법 및 시스템에서 변경이 이루어질 수 있다. 따라서, 상기 설명에 포함되고 첨부 도면에 도시된 사항이 제한적인 의미가 아니라 예시적인 것으로 해석되어야 한다는 것에 주목하여야 한다. 하기의 청구범위는 본 명세서에 설명된 포괄적인 그리고 구체적인 특징들뿐만 아니라 언어 상으로 이들에 속하는 것으로 말해질 수 있는 본 방법 및 시스템의 범주에 대한 모든 언급들을 포함하고자 한다.

Claims (17)

  1. 반대편의 전방 및 후방 외측 표면들을 갖는 가요성 폴리이미드 기판 상에 하나 이상의 박막 층들을 증착하기 위한 방법으로서,
    상기 가요성 폴리이미드 기판의 상기 전방 외측 표면의 온도가 상기 가요성 폴리이미드 기판의 상기 후방 외측 표면의 온도보다 높도록, 상기 가요성 폴리이미드 기판을 가열하는 단계; 및
    상기 가요성 폴리이미드 기판의 상기 전방 외측 표면 상에 상기 하나 이상의 박막 층들을 증착하는 단계를 포함하는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 가열하는 단계는 하나 이상의 복사열 발생 요소들을 사용하여 상기 가요성 폴리이미드 기판의 상기 전방 외측 표면을 복사 가열하는 단계를 포함하며, 상기 하나 이상의 복사열 발생 요소들 각각은 적어도 부분적으로 상기 가요성 폴리이미드 기판의 상기 전방 외측 표면을 바라보는 시선(line of sight) 내에 있는, 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 복사열 발생 요소들은 전기 복사 히터들을 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 가열하는 단계와 상기 증착하는 단계 동안에 상기 가요성 폴리이미드 기판 주위에 진공을 유지하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 증착하는 단계는 상기 가요성 폴리이미드 기판의 상기 전방 외측 표면 상에 구리-인듐-다이셀레나이드 및 구리-인듐-다이셀레나이드의 합금으로 이루어진 군으로부터 선택된 재료를 증착하는 단계를 포함하는, 방법.
  6. 제5항에 있어서, 상기 증착하는 단계는 셀레늄의 존재 하에 적어도 구리 및 인듐을 반응시키는 단계를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 가요성 폴리이미드 기판의 상기 후방 외측 표면 상에 산화물 층을 증착하는 단계를 추가로 포함하는, 방법.
  8. 가로(width) × 세로(depth)의 제1 외측 표면을 갖는 기판 상에 재료를 증착하기 위한 증착 구역으로서,
    상기 기판의 상기 제1 외측 표면 상에 하나 이상의 금속 재료들을 증착하도록 구성된 하나 이상의 물리적 증기 증착 공급원(physical vapor deposition source)들; 및
    하나 이상의 복사 구역 경계 히터(radiant zone boundary heater)들을 포함하며, 각각의 복사 구역 경계 히터는 적외 방사선을 방출하도록 구성되는 외측 가열 표면을 포함하고, 적어도 하나의 외측 가열 표면은 90도 미만의 각도만큼 상기 기판의 상기 제1 외측 표면으로부터 각도를 이루어 변위되며, 각각의 외측 가열 표면은 상기 기판의 상기 제1 외측 표면의 적어도 일부를 바라보는 시선 내에 있는, 증착 구역.
  9. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들 중 적어도 하나는 길이 및 폭 방향들로 배치된 외측 가열 표면을 포함하는, 증착 구역.
  10. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들은 전기 복사 히터를 포함하는, 증착 구역.
  11. 제8항에 있어서, 상기 증착 구역 내에서 진공을 유지하도록 구성된 진공 펌프 및 인클로저(enclosure)를 추가로 포함하는, 증착 구역.
  12. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 물리적 증기 증착 공급원들은 상기 기판의 상기 제1 외측 표면 상에 구리, 갈륨 및 인듐으로 이루어진 군으로부터 선택된 적어도 하나의 재료를 증착하도록 구성되는, 증착 구역.
  13. 제12항에 있어서, 셀레늄 증기를 상기 증착 구역에 제공하도록 구성된 셀레늄 매니폴드를 추가로 포함하는, 증착 구역.
  14. 제13항에 있어서, 상기 하나 이상의 물리적 증기 증착 공급원들은 상기 기판의 상기 제1 외측 표면 상에 적어도 구리, 갈륨, 및 인듐을 증착하도록 구성되는, 증착 구역.
  15. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들은 서로 분리된 복수의 복사 히터들을 포함하는, 증착 구역.
  16. 제15항에 있어서, 서로 분리된 상기 복수의 복사 히터들은 제1 및 제2 복사 히터들을 포함하고, 상기 증착 구역은 상기 제1 복사 히터와 상기 제2 복사 히터 사이에 배치되는 차폐체를 추가로 포함하며, 상기 차폐체는 상기 증착 구역 내에서 하나 이상의 증착 원소들을 수용하도록 구성되는, 증착 구역.
  17. 제8항에 있어서, 상기 하나 이상의 복사 구역 경계 히터들은 단일 복사 히터인, 증착 구역.
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