KR20210092730A - 기판 상에 제 1 및 제 2 층을 적층하기 위한 시스템 및 방법 - Google Patents

Abstract

가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 상에 제 1 층을 적층하고, 제 1 층 상에 제 2 층을 적층하기 위한 시스템 및 방법이 제공된다. 시스템은 제 1 지지 본체가 제공된 제 1 유형의 제 1 적층 유닛, 및 지지 본체의 반경 방향 외측면을 따라 제 1 지지 본체의 제 1 중앙 라인에 평행하게 연장하는 이송 방향으로 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 포함한다. 제 1 적층 유닛의 하류에서, 시스템은 제 1 중앙 라인과 일직선인 제 2 중앙 라인을 갖는 제 2 지지 본체가 제공된 제 2 적층 유닛, 및 기판을 랩핑된 상태(wrapped state)로 유지하기 위한 랩핑 장치를 더 포함하고, 기판은 제 1 지지 본체 및 제 2 지지 본체의 반경 방향 외측면의 적어도 일부 주위에 랩핑된다.

Description

기판 상에 제 1 및 제 2 층을 적층하기 위한 시스템 및 방법

본 발명은 가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 상에 제 1 층을 적층하고 제 1 층 상에 제 2 층을 적층하기 위한 시스템에 관한 것이다.

유럽 공개 공보 EP 2557198 A1은 스트립 형상의 기판 상에 원자 층을 적층하기 위한 여러 장치를 설명하고 있다. 이 공보의 도 11b의 변형예에 대한 간략한 설명은, 적층 헤드가 제공되어 축을 중심으로 회전될 수 있는 드럼에 관한 것이다. 더 이상 설명되지 않는 방식으로, 기판은 드럼의 원형 반경 방향 외측면의 대부분 주위로 랩핑되고, 전술한 도 11b에 따른 단면도에서 기판의 랩핑된 부분의 길이는 기판의 폭과 동일하다.

본 발명의 목적은, 예를 들어 태양 전지에 사용하기 위해 효율적인 방식으로 적어도 2 개의 층이 기판 상에 적층될 수 있게 하는 시스템을 제공하는 것이다. 이를 위해, 본 발명은, 제 1 양태에 따르면, 본원의 청구항 제 1 항에 따른 시스템을 제공한다. 이러한 시스템은 효율적이고 자동화된 방식으로 그리고, 원하는 경우, 연속적인 방식으로 기판 상에 적어도 2 개의 층을 적층하는데 적합하다. 본 발명은 예를 들어 (가요성) 유리, 알루미늄 또는 플라스틱으로 이루어진 특히 1 ㎛ 내지 2 mm 두께를 갖는 기판 상의 사용에 관한 것이다. 그리고, 이 경우, 한편으로는 기판과 다른 한편으로는 적어도 2 개의 적층된 층 사이에 (영구적인) 결합이 있을 필요가 없다. 따라서, 기판이 반드시 완성된 제품의 일부를 형성하는 것은 아니다. 완성된 제품은 예를 들어 수 나노미터의 두께를 갖는 막일 수 있다.

단면에서 볼 때, 즉 이송 방향에 직각으로, 사용되는 지지 본체의 치수는 실제로는 기판의 치수, 보다 구체적으로 스트립 형상의 기판의 경우, 기판의 폭에 맞춰질 것이다. 적층 유닛의 길이, 보다 구체적으로는 이송 방향에서 볼 때 적층 유닛의 크기는 대부분 시스템의 용량을 결정한다. 본 발명에 따른 시스템에서, 사용되는 지지 본체의 직경은 일반적으로 0.25 미터 내지 2.5 미터일 수 있고, 사용되는 적층 유닛의 길이 - 상기 길이는 부수적으로 서로 동일하거나 또는 서로 다를 수 있음 - 는 일반적으로 0.25 미터 내지 4.0 미터일 수 있다.

시스템이 단일 적층 유닛만을 포함하는 경우, 본 발명 또는 이하에서 논의될 적어도 바람직한 실시예의 장점이 또한 관련될 수 있다. 이 경우, 이는 가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 상에 층을 적층하기 위한 시스템이고, 이 시스템은 층을 적층하기 위한 적층 유닛을 포함하고, 적층 유닛에는 중앙 라인 및 중앙 라인에 대해 회전 대칭인 반경 방향 외측면을 갖는 지지 본체가 제공되고, 이 시스템은 지지 본체의 반경 방향 외측면을 따라 지지 본체의 중앙 라인에 평행하게 연장하는 이송 방향으로 기판을 이송하기 위한 이송 장치, 및 기판을 이송 방향으로 운송하는 동안 기판을 랩핑된 상태(wrapped state)로 유지하기 위한 랩핑 장치를 더 포함하고, 기판은 지지 본체의 반경 방향 외측면의 적어도 일부, 바람직하게는 대부분 또는 절반 초과 주위에 또는 지지 본체의 반경 방향 외측면 전체에 대해 랩핑되어 유지된다.

본 발명은 공간 원자층 증착(Spatial Atomic Layer Deposition)(S-ALD) 유형, 화학 증착(Chemical Vapor Deposition)(CVD) 유형, 스퍼터 유형 또는 스프레이 코팅 유형의 적층 유닛과 함께 사용하기에 특히 적합하다. 이러한 유형과 관련된 프로세스는 그 자체로 당업자에게 공지되어 있으며, 특히 원자 층과 같은 층이 이러한 기술에 의해 기판 상에 적층될 수 있다는 사실이 알려져 있다. 본 발명은 기판 상에서 순차적으로 동일한 또는 상이한 적층 공정을 사용한다. 따라서, 예를 들어 태양 전지, 디스플레이 및 플렉서블 전자 장치(박막 전자 장치)에 사용되는 것들과 같이 다른 층들을 적층할 수 있고, 이 경우 기판은 비교적 클 수 있고, 예를 들어 영화관에서 사용하기 위해 6 x 10 미터 크기의 디스플레이에서 대형 디스플레이를 형성하도록 처리될 수 있다. 또한, 본 발명은 제 1 층 및 제 2 층을 적층하기 위해, 이러한 적층들 사이에 기판을 변형시킬 필요가 없으므로, 기판에 대한 기계적 부하가 제한적으로 유지될 수 있으며 또한 시스템은 비교적 단순한 설계일 수 있다는 이점을 제공한다.

본 발명의 이점은 제 1 유형 및 제 2 유형이 서로 다른 경우 특히 관련될 수 있다. 이 경우, 제 1 유형 및 제 2 유형은 예를 들어 그 조성, 두께 또는 구조와 관련하여 제 1 층 및 제 2 층에 의해 충족되어야 하는 요구 사항에 적응될 수 있다. 각 적층 유닛이 모듈식으로 설계되면, 이들은 상대적으로 쉽게 변경될 수 있으며, 그 결과 기판에 원하는 층을 적층하기 위해 시스템이 유연한 방식으로 사용될 수 있다.

다른 한편으로, 시스템의 적용에 따라, 본 발명의 이점은 제 1 유형 및 제 2 유형이 실제로 서로 동일한 경우에도 관련될 수 있다. 일반적으로, 시스템은 또한 2 개 초과의 적층 유닛을 포함할 수 있으며, 이 경우 축이 서로 일직선인 3 개 이상의 상이한 유형의 적층 유닛이 있을 수도 있다.

본 발명은 공간 원자층 증착(S-ALD) 유형의 하나 이상의 적층 유닛과 함께 사용하기에 매우 적합하다. 이 경우, S-ALD 유형의 적층 유닛과 관련된 지지 본체는 원통형이고, 중앙 라인을 가지며, 반경 방향 외측면에 아치형 또는 원형 적층 표면이 제공된다. 이 경우, S-ALD 유형의 적층 유닛에는 또한 적층 표면에 전구체 가스를 공급하기 위한 가스 공급 장치와, 중앙 라인을 중심으로 지지 본체를 회전 방식으로 구동하기 위한 제 1 구동 장치가 제공되고, 지지 본체는 기판 상에서 또는 그 근처에서 전구체 가스의 화학 반응으로 인해, 기판의 내측면 상에 또는 적어도 내측면 상에 층을 적층하기 위해 그 적층 표면을 통해 지지 본체 주위에 랩핑된 기판의 내측면에 전구체 가스를 공급하도록 구성된다. 이와 같은 S-ALD 공정은 예를 들어 유럽 공보 EP 2557198에서 당업자에게 공지되어 있으므로, 본 문헌에서는 더 자세히 설명할 필요가 없다. S-ALD 공정은 전구체 가스가 기판에 주기적으로 공급되고 전구체 가스의 원자가 기판에 부착되고 이어서 반응 가스가 기판에 공급되어 전구체 가스와 화학적으로 반응하여 기판 상에 원자 층을 형성하는 공정으로 간결하게 설명될 수 있다. 각 가스의 공급 사이에서, 전술한 화학 반응이 기판 이외의 다른 위치에서도 발생하거나 또는 바람직하지 않은 또는 기생 적층이 발생하는 것을 방지하기 위해 가스가 기판으로부터 흡입된다.

랩핑된 상태에서 기판의 바람직하지 않은 변형을 방지하고 적층 표면과 기판의 내측면 사이의 물리적 접촉을 방지하기 위해, S-ALD 유형과 같은 적층 유닛뿐만 아니라 스퍼터링 동안, 화학 증착 및 스프레이 코팅과 같은 위에서 언급한 다른 유형의 적층 유닛도 기판의 외측면에 감소된 압력을 생성하기 위한 진공 장치를 포함한다면 유리할 수 있다. 이러한 감소된 압력은 기판과 적층 본체의 반경 방향 외측면 사이의 감소된 압력으로 인해 기판 상의 반경 방향 내향으로 향하는 미는 힘을 보상하기 위해 기판 상의 기판의 내측면으로부터 반경 방향 외향으로 향하는 미는 힘을 가하는데 사용될 수 있다. 전술한 반경 방향 외향으로 향하는 미는 힘은 각각의 지지 본체의 반경 방향 외측면, 보다 구체적으로 적층 표면으로부터 (작은) 거리에서 기판을 반경 방향 외향으로 이동시키는데 사용될 수 있으며, 이 경우 기판은 원통형 형상을 유지한다. 적층 표면과 기판 사이의 물리적 접촉은 적층 공정에 간섭을 일으키고, 기판 또는 기판 상에 적층된 하나 또는 다수의 층을 손상시킬 수 있다.

이전 단락에서 설명된 선택적 조치는 또한 제 2 적층 유닛 없이 설계된 시스템을 사용할 때 유리할 수 있다. 이 경우, 이는 가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 상에 층을 적층하기 위한 시스템을 포함하고, 이 시스템은 층을 적층하기 위한 S-ALD 유형과 같은 적층 유닛을 포함하고, 적층 유닛에는 중앙 라인 및 중앙 라인에 대해 회전 대칭인 반경 방향 외측면을 갖는 지지 본체가 제공되고, 이 시스템은 지지 본체의 반경 방향 외측면을 따라 지지 본체의 중앙 라인에 평행하게 연장되는 이송 방향으로 기판을 이송하기 위한 이송 장치, 및 기판을 랩핑된 상태로 유지하기 위한 랩핑 장치를 더 포함하고, 기판은 지지 본체의 반경 방향 외측면의 적어도 일부, 바람직하게는 대부분 또는 절반 초과 주위에 또는 전체 반경 방향 외측면에 대해 랩핑되어 유지되고, 여기서 적층 유닛은 기판의 외측면에 감소된 압력을 생성하기 위한 진공 장치를 포함한다.

특히, 제 1 유형 및 제 2 유형이 공간 원자층 증착(S-ALD) 유형인 경우 유용할 수 있다. 이러한 시스템은 유리하게는 예를 들어 CIGS 유형의 태양 전지판의 생산에 사용될 수 있고, 보다 구체적으로 ZN(O,S) 층, 소위 버퍼 층, 및 ZnO;Al 층, CIGS 유형의 태양 전지판과 함께 사용되는 소위 창 층을 연속적으로 적층하기 위해 사용될 수 있다.

선택적으로 S-ALD 유형의 적어도 하나의 적층 유닛의 사용과 조합하여, 본 발명의 범위 내에서 제 1 유형 및/또는 제 2 유형이 스프레이 코팅 유형인 것이 또한 가능하며, 여기서 스프레이 코팅 유형의 적층 유닛은 스프레이 코팅 유형의 적층 유닛과 관련된 지지 본체의 중앙 라인과 일치하는 중앙 라인을 갖는 스프레이 본체를 포함하고, 상기 스프레이 본체에는 스프레이 노즐로부터 적층될 스프레이 재료를 지지 본체 주위에 랩핑된 기판의 내측면으로 분무하기 위한 스프레이 노즐이 제공되어, 스프레이 재료의 층을 기판의 내측면 상에 또는 적어도 내측면 상에 적층한다. CIGS 유형의 태양 전지판의 생산에 본 발명에 따른 시스템을 적용하는 전술한 예에서, 예를 들어, 스프레이 코팅 유형의 적층 유닛은 유리하게는 CIGS 유형의 태양 전지판과 함께 사용되는 바와 같이, CIGS 층을 적층하는데 사용될 수 있다.

스프레이 코팅 유형의 적층 유닛에 스프레이 본체의 중앙 라인을 중심으로 회전 방식으로 스프레이 본체를 구동하는 제 2 구동 장치가 제공되면, 이에 따라 스프레이 코팅 유형의 적층 유닛에 의해 적층되는 층의 층 두께의 균일성이 향상될 수 있다.

추가 가능한 실시예에 따르면, 제 1 지지 본체 및/또는 제 2 지지 본체는 링 형상 또는 디스크 형상이다. 일반적으로, 특히 링 형상의 또는 디스크 형상의 지지 본체를 사용하는 경우, 적층 유닛에 2 개 이상의 지지 본체가 제공되는 것도 가능하다.

지지 본체(의 반경 방향 외측면)와 기판의 내측 사이의 접촉을 방지하기 위해, 또한 사용 시, 제 1 지지 본체 및/또는 제 2 지지 본체 주위에 랩핑되는 기판의 내측면과 각각의 제 1 지지 본체 및/또는 제 2 지지 본체 사이에 가스층, 또는 기판의 가스 베어링을 생성하기 위해, 가스가 반경 방향 외향 지향 방향으로 개구를 통과할 수 있도록 제 1 지지 본체 및/또는 제 2 지지 본체의 반경 방향 외측면 상에 개구가 제공되는 경우 유리할 수 있다. 이러한 접촉은 기판 또는 기판 상의 상류에 적층된 층의 손상을 초래할 수 있다.

특히 대규모 생산을 위해, 또한, 이송 장치에 기판의 운송 중에 기판을 기판의 평평한 상태로부터 랩핑된 상태로 변형시키기 위해 제 1 적층 유닛의 상류 측에 제 1 변형 장치가 제공되는 경우 및/또는 이송 장치에 기판의 운송 중에 기판을 기판의 랩핑된 상태로부터 평평한 상태로 변형시키기 위해 제 2 적층 유닛의 하류 측에 제 2 변형 장치가 제공되는 경우 유리할 수 있다. 상기 변형 장치는 유리하게는 각각의 안내 표면을 따라 기판을 운송하는 동안 기판을 평평한 상태로부터 랩핑된 상태로 또는 그 반대로 변형하기 위해 기판을 안내하기 위해 2 개의 수직 방향으로 만곡된 안내 표면을 포함할 수 있다.

상기 단락에서 설명된 선택적 조치는 또한 제 2 적층 유닛 없이 설계된 시스템을 사용할 때 유리할 수 있다. 이 경우, 이는 가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 상에 층을 적층하기 위한 시스템을 포함하고, 이 시스템은 층을 적층하기 위한 바람직하게는 S-ALD 유형의 적층 유닛을 포함하고, 적층 유닛에는 중앙 라인 및 중앙 라인에 대해 회전 대칭인 반경 방향 외측면을 갖는 지지 본체가 제공되고, 이 시스템은 또한 기판을 랩핑된 상태로 유지하기 위한 랩핑 장치를 포함하고, 기판은 지지 본체의 반경 방향 외측면의 적어도 일부, 바람직하게는 대부분 또는 절반 초과 주위로 랩핑되고, 여기서 이송 장치에는 기판을 운송하는 동안 기판을 기판의 평평한 상태로부터 랩핑된 상태로 변형시키기 위해 적층 유닛의 상류 측에 제 1 변형 장치가 제공되고 및/또는 이송 장치에는 기판을 운송하는 동안 기판을 기판의 랩핑된 상태로부터 평평한 상태로 변형시키기 위해 적층 유닛의 하류 측에 제 2 변형 장치가 제공된다.

이송 장치가 기판의 롤을 지지하고 권취 해제하기 위해 제 1 적층 유닛의 상류 측에 권취 해제 본체를 포함하는 경우 및/또는 이송 장치가 기판을 지지하고 롤을 형성하도록 권취하기 위해 제 2 적층 유닛의 하류 측에 권취 본체를 포함하는 경우 대규모 생산이 더 유리할 수 있다. 이송 방향으로 기판을 운송하기 위한 구동력 또는 적어도 지지력은 이 경우에 유리하게는 권취 본체를 회전 방식으로 구동하기 위한 제 3 구동 장치에 의해 제공될 수 있다.

특히 제한된 기계적 부하만을 받을 수 있는 깨지기 쉬운 기판과 함께 사용하는 경우, 시스템은 유리하게는 이송 장치가 기판의 랩핑된 상태에서 기판의 외측면 상에 기판을 지지하기 위한 무한 가요성 지지 벨트, 및 제 1 적층 유닛의 상류 측에 있는 제 1 순환 본체, 제 2 적층 유닛의 하류 측에 있는 제 2 순환 본체 - 상기 순환 본체들 주위에 지지 벨트가 랩핑됨 - , 및 사용 중에, 지지 벨트에 의해 기판이 지지되는 영역에서 지지 벨트가 기판과 함께 이송 방향으로 이동하는 방식으로 지지 벨트를 구동하기 위한 제 4 구동 장치를 포함하는 방식으로 구성될 수 있다. 이러한 지지 벨트의 사용은 랩핑된 상태에서 기판의 치수 안정성을 향상시킬 수 있고, 따라서 기판의 내측면과 지지 본체의 반경 방향 외측면 사이의 거리의 불변성을 향상시킬 수 있다.

상기 단락에서 설명된 선택적 조치는 또한 제 2 적층 유닛 없이 구성된 시스템을 사용할 때 유리할 수 있다. 이 경우, 이는 가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 상에 층을 적층하기 위한 시스템을 포함하고, 이 시스템은 층을 적층하기 위한 바람직하게는 S-ALD 유형의 적층 유닛을 포함하고, 적층 유닛에는 중앙 라인 및 중앙 라인에 대해 회전 대칭인 반경 방향 외측면을 갖는 지지 본체가 제공되고, 이 시스템은 또한 기판을 랩핑된 상태로 유지하기 위한 랩핑 장치를 포함하고, 기판은 지지 본체의 반경 방향 외측면의 적어도 일부, 바람직하게는 대부분 또는 절반 초과 주위로 랩핑되고, 여기서 이송 장치는 기판의 랩핑된 상태에서 기판의 외측면에 기판을 지지하기 위한 무한 가요성 지지 벨트, 및 제 1 적층 유닛의 상류 측에 있는 제 1 순환 본체, 제 2 적층 유닛의 하류 측에 있는 제 2 순환 본체 - 상기 순환 본체들 주위에 지지 벨트가 랩핑됨 - , 및 사용 시, 지지 벨트에 의해 기판이 지지되는 영역에서 지지 벨트가 기판과 함께 이송 방향으로 이동하는 방식으로 지지 벨트를 구동하는 제 4 구동 장치를 포함한다.

실제 실시예에서, 랩핑 장치는 제 1 지지 본체 및 제 2 지지 본체의 외측면 상에 2 개의 세장형 가이드 부재를 포함하고, 상기 세장형 가이드 부재는 대향하는 종 방향 에지에서 지지 벨트를 안내하기 위해 서로 평행하게 그리고 이송 방향으로 연장된다. 이를 위해, 지지 벨트는 예를 들어 지지 벨트와 가이드 부재 사이의 협력을 용이하게 하는 이들 종 방향 에지 상의 두꺼운 부분이 제공될 수 있다.

추가 실제 실시예에서, 랩핑 장치는 제 1 지지 본체 및 제 2 지지 본체의 외측면 상에 2 개의 세장형 랩핑 부재를 포함하고, 상기 세장형 랩핑 부재는 종 방향 에지 주위로, 그 근처에서 지지 벨트를 랩핑하기 위해 서로 평행하게 그리고 이송 방향으로 연장된다.

위에서 이미 언급된 바와 같이, 시스템이 2 개 초과의 적층 유닛을 갖도록 구성하는 것이 쉽게 가능하다. 이러한 이유로, 일 실시예는 시스템이 적어도 하나의 추가 층을 적층하기 위한 적어도 하나의 추가 적층 유닛을 포함하는 것을 언급하고, 적어도 하나의 추가 적층 유닛 각각은 제 1 중앙 라인 및 제 2 중앙 라인과 일직선인 추가 중앙 라인을 갖는 추가 지지 본체를 포함하고, 각각의 추가 적층 유닛은 제 1 유형, 제 2 유형 또는 추가 유형이다.

또한, 유리하게는, 시스템이 전술한 적층 유닛과 대조적으로, 층을 적층하도록 구성되지 않고, 이러한 층 및/또는 기판을 처리하도록 구성되는 유닛을 또한 포함하는 것도 가능하다. 이러한 맥락에서, 시스템의 추가 실시예는 기판, 제 1 층 및/또는 제 2 층을 적어도 하나의 레이저 빔으로 처리하기 위한 레이저 처리 유닛을 더 포함하고, 레이저 처리 유닛에는 제 3 중앙 라인 및 제 3 중앙 라인에 대해 회전 대칭인 반경 방향 외측면을 갖는 제 3 지지 본체가 제공되고, 여기서 제 3 중앙 라인은 제 1 중앙선과 일직선이다. 이러한 경우, 레이저 처리 유닛은 예를 들어 레이저 스크라이빙 유형인 것이 매우 적합하고, 여기서 레이저 빔의 처리는 제 1 층, 제 2 층 및/또는 기판으로부터 국소 재료를 제거하거나 또는 재료의 특성에 영향을 미치도록 구성된다. 이를 위해, 레이저 처리 유닛은 제 3 지지 본체의 반경 방향 외측면의 내측에 제공되는 적어도 하나의 레이저 헤드를 포함한다.

이러한 레이저 처리 유닛은 또한 적층 유닛을 포함하지 않는 시스템에서도 사용될 수 있다. 이러한 경우, 이는 가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 및/또는 기판 상에 적층된 적어도 층을 레이저 빔으로 처리하기 위한 시스템을 포함하며, 이 시스템은 기판 및/또는 기판 상에 적층된 적어도 층을 적어도 하나의 레이저 빔으로 처리하기 위한 레이저 처리 유닛을 포함하고, 레이저 처리 유닛에는 중앙 라인 및 중앙 라인에 대해 회전 대칭인 반경 방향 외측면을 갖는 지지 본체가 제공되고, 이 시스템은 지지 본체의 반경 방향 외측면을 따라 지지 본체의 제 1 중앙 라인에 평행하게 연장하는 이송 방향으로 기판을 이송하기 위한 이송 장치를 더 포함하고, 이 시스템은 이송 방향으로 운송하는 동안 기판을 랩핑된 상태로 유지하기 위한 랩핑 장치를 더 포함하고, 기판은 지지 본체의 반경 방향 외측면의 적어도 일부, 바람직하게는 대부분 또는 절반 초과 주위에 또는 전체 반경 방향 외측면 주위로 랩핑된다.

본 발명은 또한 전술한 바와 같은 본 발명에 따른 시스템에서 제 1 또는 제 2 적층 유닛으로서 사용하기 위한 적층 유닛 및 전술한 바와 같은 시스템에서 사용하기 위한 레이저 처리 유닛에 관한 것이다.

추가 양태에 따르면, 본 발명은 또한 위에서 논의된 바와 같이 본 발명에 따른 시스템을 사용하여 가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 상에 제 1 층을 적층하고 제 1 층 상에 제 2 층을 적층하기 위한 방법에 관한 것이다. 본 방법은 본원의 청구항 제 24 항에 열거된 단계들을 포함한다. 이러한 방법에 관련된 이점은 본 발명에 따른 시스템의 상기 설명에 기초하여 당업자에게 이미 분명해질 것이다.

시스템이 레이저 처리 유닛을 포함하는 경우, 본 방법은 예를 들어 소위 레이저 스크라이빙을 위해 레이저 처리 유닛에 의해 적어도 하나의 레이저 빔으로 기판, 제 1 층 및/또는 제 2 층을 처리하는 단계를 더 포함할 수 있다.

본 발명은 다음 도면의 상세한 설명에 의해 보다 상세하게 설명될 것이다.
도 1은 본 발명에 따른 시스템의 등각 투상도를 도시한다.
도 2는 도 1의 시스템의 4 개의 연속 적층 유닛을 도시한다.
도 3은 S-ALD 유형의 적층 유닛의 위치에서 시스템을 통한 단면도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 각각 시스템의 제 1 가이드 본체의 등각 투영도 및 정면도를 도시한다.
도 5는 S-ALD 유형의 제 1 적층 유닛을 도시한다.
도 6은 S-ALD 유형의 적층 유닛의 위치에서 시스템의 단면도를 개략적으로 도시한다.
도 7a는 시스템의 일부를 형성하는 스퍼터 유형의 적층 유닛의 분해도를 도시한다.
도 7b는 도 7a로부터의 적층 유닛의 상세 부분의 등각 종단면을 도시한다.
도 8은 시스템의 일부를 형성하는 스프레이 코팅 유형의 적층 유닛을 도시한다.
도 9는 기판 상의 4 개의 층의 구성의 측면도를 개략적으로 도시한다.
도 10은 레이저 스크라이빙 유형의 레이저 처리 유닛을 도시한다.

도 1은 가요성 스트립 형상의 기판(2) 상에 층을 적층하기 위한 본 발명에 따른 시스템(1)을 도시한다. 상류 측(3)에서, 시스템은 스트립 형상의 기판(2)이 권취 해제되는 권취 해제 롤러(도시되지 않음)를 포함한다. 시스템(1)의 하류 측(4)에서, 시스템(1)은, 아래에서 더 상세히 설명되는 방식으로 시스템(1)이 다수의 층을 적층한 스트립 형상의 기판(2)이 다시 주위에 권취되는 권취 롤러(도시되지 않음)를 더 포함한다. 이러한 권취 롤러는 회전 방식으로 구동되며, 그 결과 스트립 형상의 기판(2)이 이송 방향(5)으로 이동한다.

시스템(1)은 또한 프레임(6), 및, 이송 방향(5)으로 볼 때, 연속적으로 제 1 가이드 본체(7)(도 4a 및 도 4b 참조), 진공 튜브(8)로 구성된 진공 챔버, 및 제 2 가이드 본체(9)를 포함한다. 진공 튜브(8) 내부에서, 시스템은, 이송 방향(5)으로 볼 때, 종 방향 위치들(X, XI, XII 및 XIII)에서, 적층 유닛들(10, 11, 12 및 13)을 연속적으로 포함하고(도 2 참조), 각각은 선택된 예시적인 실시예에서 2.8 미터의 길이를 갖는다. 부수적으로, 개별적으로, 즉, 임의의 다른 적층 유닛 없이도 사용될 수 있는 이들 적층 유닛(10-13)은 아래에서 더 상세히 설명될 것이다.

도 4a 및 도 4b는 제 1 가이드 본체(7)를 나타낸다. 제 1 가이드 본체(7)는 2 개의 수직 방향으로 만곡된 제 1 안내 표면(21)을 갖는다. 이러한 만곡은 제 1 안내 표면(21)이 제 1 안내 표면(21)의 횡 방향 에지(22)의 위치에서 제 1 안내 표면(21)의 상류 측 상의 적어도 수직 단면이 평평한 배향으로부터, 횡 방향 에지(22) 반대편에 위치된 제 1 안내 표면(21)의 횡 방향 에지(23)의 위치에서 제 1 안내 표면(21)의 하류 측 상의 적어도 실질적으로 원형인 수직 단면으로 변화되도록 이루어진다. 상부면에서, 상기 원 형상은 좁은 슬릿(24)을 갖는다. 좁은 슬릿(24)으로 인해, 횡 방향 에지(23)의 길이는, 아래에서 횡 방향 에지(23)의 호 길이 부분으로 지칭되는 전술한 원 형상을 정의하는 한, 원 형상의 곡률 반경(r) 곱하기 π의 2 배 미만이거나 또는 곡률 반경(r)을 갖는 가상 전체 원의 이론적 원주보다 작다. 한편, 횡 방향 에지(23)의 호 길이 부분은 바람직하게는 전술한 이론적 원주의 0.75 배보다 크거나, 또는 더 바람직하게는 전술한 이론적 원주의 0.9 배보다 더 크다. 횡 방향 에지(23)의 호 길이 부분은 횡 방향 에지(22)의 길이보다 제한된 정도로 더 작다.

예를 들어 소성 변형된 금속 플레이트로 구성될 수 있는 제 1 가이드 본체(7)는 플레이트 본체(26)에 의해 차례로 지지되는 프레임 워크(25)에 의해 지지된다. 플레이트 본체(26)는 프레임(6)에 장착되고, 부분적으로 제 1 가이드 본체(7) 및 제 2 가이드 본체(9) 아래로 연장되고 진공 튜브(8) 아래에서 완전히 연장된다. 플레이트 본체(26)는 단일 부품으로 형성될 수 있지만, 분명히 또한 다수의 플레이트 섹션으로 구성될 수도 있다.

제 2 가이드 본체(9)는 제 1 가이드 본체(7)와 유사한 설계이지만, 적층 유닛(11 및 12) 사이의 위치에서 이송 방향(5)에 직각으로 연장되는 가상의 수직 미러 평면에 대해 미러링된다.

제 1 가이드 본체(7)의 상류 측에서, 플레이트 본체(26)의 레벨 아래에서, 시스템(1)은 또한 편향기 롤러(31)를 포함하고, 제 2 가이드 본체(9)의 하류 측에서, 마찬가지로 플레이트(26)의 레벨 아래에서, 제 2 편향기 롤러(32)를 포함한다. 편향기 롤러(31, 32)는 수평으로 배향되고 이송 방향(5)에 직각으로 연장되는 각각의 축(33, 34)을 중심으로 프레임(6)에 회전 가능하게 연결된다. 2 개의 편향기 롤러(31, 32)는 예를 들어 서보 모터와 같은 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 회전 가능하게 구동될 수 있다.

예를 들어 플라스틱 또는 고무로 제조된 무한 가요성 지지 벨트(35)가 2 개의 편향기 롤러(31, 32) 주위에 랩핑된다. 편향 롤러(31, 32)의 하부 사이로 연장되는 지지 벨트(35)의 바닥 부분에서, 지지 벨트(35)는 수평으로 평평하게 연장된다. 편향기 롤러(31, 32) 위로 연장되는 상단 부분에서, 지지 벨트(35)는 제 1 가이드 본체(7) 및 제 2 가이드 본체(9)의 안내 표면(21) 위로 안내되고, 그 결과 제 1 안내 표면(21)의 길이를 따라 이송 방향(5)으로 볼 때, 지지 벨트(35)의 상단 부분은 제 1 가이드 본체(7)의 횡 방향 에지(22)의 위치에서의 평평한 배향으로부터 제 1 가이드 본체(7)의 횡 방향 에지(23)의 위치에서의 소위 랩핑된 배향으로 이동한다. 편향기 롤러(34)의 추진으로 인해, 컨베이어 벨트(35)는 지지 벨트(35)가 제 2 가이드 본체(9)의 적어도 실질적으로 원형인 횡 방향 에지(23')에 도달하여 여기에서 제 2 가이드 본체(9)의 제 2 안내 표면(21')의 만곡된 형태를 형성하는 순간까지, 이송 방향(5)으로 지지 벨트(35)를 운송하는 동안 이러한 랩핑된 상태로 유지되므로, 제 2 가이드 본체(9)의 횡 방향 에지(22') 상의 안내 벨트(35)는 다시 평평한 방향을 취한다. 제 1 가이드 본체(7) 및 제 2 가이드 본체(9)에 대한 대안으로서, 또한, 도 6을 참조하여 아래에서 설명될 그 종 방향 에지(37a, 37b) 상에 두꺼운 부분(38a, 38b)을 갖거나 또는 가이드 레일(49a, 49b)로서 가이드 내부로 이어지는 롤러 본체를 갖는 지지 벨트(35)를 제공하는 것도 가능하여, 평평한 형상으로부터 원통형으로 또는 그 반대로 변형을 발생시킬 수 있다.

지지 벨트(35)의 폭은 횡 방향 에지(23)의 호 길이 부분보다 크다. 이로 인해, 지지 벨트(35)의 대향하는 종 방향 에지(37a, 37b)가 위쪽을 향하는 상태로, 지지 벨트(35)는 2 개의 대향하는 종 방향 측면에서 슬릿(24)을 통해 연장된다. 진공 튜브(8) 내부에서, 전술한 종 방향 측면의 위치에서, 지지 벨트(35)는 서로 평행하게 그리고 이송 방향(5)으로 연장되는 2 개의 각각의 세장형 가이드 로드(36a, 36b) 주위에 랩핑된다.

2 개의 대향하는 종 방향 에지(37a, 37b)에서, 지지 벨트(35)에는 두꺼운 부분(38a, 38b)이 제공된다(도 6). 이러한 두꺼운 부분은 예를 들어 종 방향 에지(37a, 37b)상의 지지 벨트(35)를 국부적으로 더 두껍게 함으로써 형성될 수 있다. 대안적으로, 지지 벨트(35)의 종 방향 에지(37a, 37b)에는, 지지 벨트(35)의 길이에 걸쳐 연장되고 레이스(lace) 또는 코드(cord)와 같은 두꺼운 부재가 통합되는 챔버가 제공될 수 있다. 두꺼운 부분(38a, 38b)은 제 1 가이드 본체(7)의 하류 측에 있는 가이드 레일(49a, 49b)에서 안내된다. 도 3에서도 볼 수 있는 바와 같이, 이들 가이드 레일(49a, 49b)은 진공 튜브(8)의 내측에 부착되고, 진공 튜브(8) 내부에 배치된 적층 유닛(10-13) 위로 그 전체 길이를 따라 연장된다.

전술한 적층 유닛(12, 13)은 공간 원자층 증착(Spatial Atomic Layer Deposition)(S-ALD) 유형의 적층 유닛이다. 원자 층이 기판 상에 적층될 수 있는 S-ALD 공정은 당업자에게 그 자체로 공지되어 있으며, 특히 앞서 언급된 유럽 공개 공보 EP 2557198에 설명되어 있다. 따라서, S-ALD 공정에 대한 자세한 설명은 여기에서 필요하지 않다.

특히 도 3, 도 5 및 도 6을 참조하면, S-ALD 유형의 각각의 적층 유닛(12, 13)은, 그 반경 방향 외측면에 도 6의 단면도에서 원형인 적층 표면(42)이 제공되는 원통형 적층 본체(41)를 포함한다.

도 6의 예에서, 적층 표면(42)은, 전체 적층 표면을 함께 형성하고 각각 4 개의 가스 공급 유닛(45a-45d) 및 4 개의 가스 배출 유닛(46a-46d)을 교대로 포함하는 5 개의 적층 표면 유닛(44)을 포함한다. 가스 공급 유닛(45a-45d) 및 가스 배출 유닛(46a-46d) 각각은 후술하는 바와 같이 이들 구멍(43)을 통해 가스를 공급 또는 배출하기 위한 적층 표면(42) 내의 슬롯 형상의 구멍(43)을 포함한다. 각 가스 공급 유닛(45a-45d) 및 가스 배출 유닛(46a-46d)을 위한 구멍(43)은 열을 지어 일정한 간격으로 제공되고, 각각의 열은 적층 본체(41)의 전체 길이에 걸쳐 연장된다.

S-ALD 공정의 원리에 따라, 더 상세히 설명될 화살표(52) 방향으로 그 축을 중심으로 적층 본체(41)가 회전되는 동안, 소위 전구체 가스가 가스 공급 유닛(45a)의 개구를 통해, 랩핑된 상태에 있는 기판(2)의 내측으로 공급된다. 전구체 가스는 원자 층으로서 기판에 부착된다. 가스 배출 유닛(46a)은 이 경우 과잉의 전구체 가스, 즉 기판(2)에 부착되지 않은 전구체 가스를 다시 흡입한다. 가스 공급 유닛(45c)의 위치에서, 내부의 개구를 통해, 기판에 부착된 전구체 가스와 반응하는 반응 가스가 기판(2)의 내측에 공급되고, 그 반응으로 인해 기판(2)의 내측에 층이 형성된다. 반응 가스는 가스 배출 유닛(46c)을 통해 흡입된다. 가스 공급 유닛(45a) 및 인접 가스 배출 유닛(46a)의 조합과 가스 공급 유닛(45c) 및 인접 가스 배출 유닛(46c)의 조합 사이에, 가스 공급 유닛(45b) 및 인접 가스 배출 유닛(46b)의 조합 또는 가스 공급 유닛(45d) 및 인접 가스 배출 유닛(46d)의 조합이 제공된다. 가스 공급 유닛(45b, 45d)을 통해, 관련 가스 배출 유닛(46b, 46d)을 통해 다시 흡입되는 불활성 가스가 기판(2)의 내측으로 공급된다. 이러한 경우, 불활성 기체의 기능은 전구체 기체와 반응 기체를 분리하는 것이다.

적층 유닛(13)과 마찬가지로, 적층 유닛(12)은 그 헤드 단부에 적어도 실질적으로 디스크 형상인 고정 지지 본체(51)를 더 포함하고, 이는 관련 적층 본체(41)에 동심으로 연결된다. 지지 본체(51)는 S-ALD 유형의 각 적층 유닛(12, 13)의 적층 본체(41)와 마찬가지로 기판(2)을 지지하는 역할을 한다. 이러한 지지는 지지 본체(51)와 기판(2) 사이의 가스 베어링을 통해서뿐만 아니라 직접적으로도 수행될 수 있다.

이 경우, 적층 본체(41)는 하나 또는 양쪽 지지 본체(51) 내부에 제공되는 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 화살표(52)에 따라 지지 본체(51)에 대해 축(47)을 중심으로 회전 가능하다. 상부 측에서, 지지 본체(51)에는 좁은 결합 피스(53)가 제공되고, 그 상부 측에서 4 개의 라인(54)이 끝난다. 따라서, 각각의 적층 유닛(12 또는 13)에 대해 총 8 개의 라인(54)이 있다. 이들 라인(54) 각각은 4 개의 가스 공급 유닛(45a-45d) 중 하나 또는 각각의 적층 표면 유닛(44)의 가스 배출 유닛(46a-46d) 중 하나에 연통 가능하게 연결된다. 이를 위해, 예를 들어 적층 본체(41)를 향하는 각각의 측면의 지지 본체(51)에 환형 챔버를 사용하는 것이 가능하다. 사용 시, 가스 공급 라인(48a) 또는 가스 배출 라인(48b)(총괄적으로 참조 번호 48로 표시됨)은, 전구체 가스, 반응 가스 또는 불활성 가스를 관련 가스 공급 유닛(45a-45d)에 공급하거나 또는 관련 가스 배출 유닛(46a-46d)을 통해 전술한 가스 중 하나를 배출하기 위해 라인(43)의 출구의 위치에 연결된다.

시스템(1)이 사용 중일 때, 결합 피스(53)는 기판(2)의 종 방향 에지(39a, 39b) 사이에서 그리고 가이드 로드(36a, 36b) 사이에서 연장된다. 전술한 가스 공급 라인(48a) 및 가스 배출 라인(48b)은 그 상부 측에서 진공 튜브(8)의 벽을 관통한다(도 3). S-ALD 유형의 모든 적층 유닛(12, 13)의 2 개의 결합 피스(53) 사이에서, 적층 유닛(12, 13)에는 적층 유닛(12, 13)의 적층 본체(41)의 각각의 축 방향 길이에 걸쳐 연장되는 세장형 폐쇄 본체(55)가 제공된다. 폐쇄 본체(55)는 기판(2)의 종 방향 에지(39a, 39b) 사이에 위치되고, 기판(2)에 의해 둘러싸이지 않은 적층 표면(42)의 부분을 폐쇄한다. 폐쇄 본체(55)는 그 한쪽 단부가 진공 튜브(8)의 내측에 연결되고 그 반대쪽 단부는 폐쇄 본체(55)에 연결되는 스프링(56)에 의해 원하는 반경 방향 위치에 유지된다. 예를 들어, 폐쇄 본체(55)가 원하는 반경 방향 위치와 다른 반경 방향 위치로 경사지게 하는 폐쇄 본체(55)의 대향 측면 상의 압력 차이로 인해 폐쇄 본체(55)에 힘이 작용하는 경우, 스프링은 폐쇄 본체(55)가 원하는 반경 방향 위치로 복귀하도록 강제하기 위해 이러한 경사를 상쇄시키거나 또는 원하는 반경 방향 위치에 유지시킬 것이다.

적층 장치(11)(도 8)는 스프레이 코팅 유형이다. 2 개의 대향 측면에서, 적층 유닛(11)은 각각 지지 본체(51)와 동일한 설계인 고정 지지 본체(61)를 포함한다. 2 개의 지지 본체(61)와 적층 유닛(11) 사이에서, 관형 부분(63)이 동축으로 연장되고, 그 외측면에 스프레이 노즐(62)이 제공된다. 관형 부분(63)의 직경은 지지 본체(61)의 직경의 약 1/3이다. 지지 본체(61)의 결합 피스(64)에서 끝나고 라인(66)에 연결되는 라인(65)을 통해(도 1), 액체는 스프레이 노즐(62)에 공급되어, 이 액체를 스프레이 노즐(62)을 통해 기판(2)의 내측면을 향해 분사하여 기판(2) 상에 층을 적층할 수 있다. 이 경우에, 관형 부분(63)이 지지 본체(61)에 대해 그 축을 중심으로 회전할 수 있으며, 이는 기판(2) 상에 적층된 층의 두께의 균일한 분포를 촉진한다. 지지 본체(61)의 외측면에는, 사용 시 지지 본체(61)와 기판(2) 사이에 가스 베어링을 제공할 수 있는 블로우 노즐(67)이 제공된다. 블로우 노즐(67)에는 특정 라인(65, 66)을 통해 가스가 공급될 수 있다. 블로우 노즐(67)과 같은 블로우 노즐의 사용은 물론 지지 본체(51) 또는 더 상세히 논의되고 적층 유닛(10)과 관련되는 지지 본체(71)와 함께 유용할 수 있다.

또한, 감소된 압력을 갖고 및/또는 특정 가스 조성을 갖는 공간에서 수행되는 경우 스프레이 코팅 공정에 도움이 될 수 있다. 이를 위해, 가스 노즐(68)은 특정 라인(65) 및 관련 라인(66)에 연결된 지지 본체(61)의 상호 대향 측면에 제공된다.

적층 유닛(10)(도 7a 및 도 7b)은 스퍼터 유형이고, 축 방향 단부에 디스크 형상의 고정 지지 본체(71)를 갖는다. 지지 본체(71)는 설계 및 기능면에서 지지 본체(51 또는 61)와 유사하다. 지지 본체(71) 사이에는, 지지 본체(71)에 고정 연결되는 관형 부분(72)이 연장된다. 관형 부분(72)의 내측면에는, 사용 시 관형 부분(72)의 축을 중심으로 회전하는 자석(73)이 제공된다. 이러한 회전 자석의 사용은 공개 공보 WO 2011/068263 A1에 설명되어 있으므로, 여기서 더 자세히 설명할 필요가 없다.

대안적인 실시예에서, 적층 유닛은 임의의 디스크(75)를 포함하지 않으며, 가스 공급 및 방출은 지지 본체(71)를 통해 수행된다.

스퍼터 유형이고 보다 구체적으로 마그네트론 스퍼터 유형인 적층 유닛(10)에는 동일한 중간 거리에서 관형 부분(72)에 동심으로 연결되는 다수의, 이 예에서는 5 개의 복합 디스크(75)가 제공된다. 모든 디스크(75)는, 디스크(75)의 원주에서 이격되어 끝나는 분기를 갖는 관형 부분(72)으로부터 연장되는 덕트(78)를 사이에 형성하고 서로에 대해 배치되는 2 개의 디스크 본체(76, 77)를 포함한다. 이들 출구를 통해, 그 외측면에 기판(2) 및 지지 벨트(35)를 위한 가스 베어링이 생성될 수 있다.

디스크(75) 사이에는, 관형 부분 주위에 타겟 튜브(79)가 제공된다. 이들은 스퍼터링에 의해 기판(2) 상에 적층될 재료로 제조된다. 당업자에게 그 자체로 알려진 것과 같은 스퍼터링 공정 동안, 스퍼터링 가스는 이온화된다. 가스 이온은 음의 전압이 된 타겟 튜브(79) 및 자석(73)에 의해 끌어 당겨지고, 그 결과 타겟 튜브(79)가 충격을 받고 재료가 타겟 튜브(79)에서 떨어진다. 이러한 재료는 이후에 기판(2) 상에 적층될 것이다.

관형 부분(72) 내부에는, 라인(92)을 통해 덕트(91)에 공급되고 라인(93)을 통해 덕트(92)로부터 제거되는 액체를 냉각하기 위한 덕트(91)와 같은 덕트가 제공된다. 위에서 설명한 가스 베어링을 위한 가스는 라인(94, 95)을 통해 공급될 수 있다. 각각의 디스크 본체(76, 77)에는 관련 디스크(75)의 외측면에 링(96)이 제공되고, 상기 링(96)에는 진공 개구(97)가 제공된다. 따라서, 감소된 압력 영역이 디스크(75) 사이의 공간에 생성될 수 있다. 진공 개구(97)는 라인(98, 99)에 연통 가능하게 연결된다. 전술한 링(96)의 외측면에는, 라인(101, 102)에 연통 가능하게 연결되고 사용 시 아르곤과 같은 스퍼터링 가스가 스퍼터링 가스 개구(100)에 공급되는 스퍼터링 가스 개구(100)도 있다.

시스템(1)이 사용되는 경우, 기판(2)은 권취 해제 롤러로부터 지지 벨트(35)의 상부측으로 통과된다. 기판(2)은 시스템(1)을 따라 이송 방향(5)으로 운송되는 동안 지지 벨트(35)의 형상을 따른다. 이는 또한 진공 튜브(8) 내부에서, 기판(2)이 단면으로 볼 때 적어도 실질적으로 둥근 형상을 취한다는 것을 의미하고, 이러한 경우 기판(2)은 특히 도 6에서 특히 명확하게 알 수 있는 바와 같이 지지 벨트(35)의 내측면에 놓이게 된다. 스트립 형상의 기판(2)의 폭은 지지 벨트(35)의 폭보다 약간 작다. 보다 구체적으로, 스트립 형상의 기판(2)의 폭은 횡 방향 에지(23)의 호 길이 부분의 길이와 적어도 실질적으로 동일하다.

4 개의 적층 유닛(10-13) 각각에 대해, 4 개의 압력 라인(75)이 진공 튜브(8)에 연결된다. 압력 라인(75)에 의해, 진공 튜브(8) 내부에, 보다 구체적으로 기판(2) 및 지지 벨트(35)의 외측면에 감소된 압력을 생성하는 것이 가능하다. 따라서, 기판(2)의 내측면에 대한 흡인력 또는 미는 힘에 대응할 수 있는 힘이 기판(2)에 가해질 수 있어, 기판(2)의 원치 않는 변형 및/또는 적층 유닛(10-13)과 기판(2)의 내측면의 물리적 접촉을 방지할 수 있다. 지지 벨트(35)는 또한 기판(2)의 치수 안정성에 기여한다.

기판(2)이 이송 방향(5)으로 운송되고 4 개의 적층 유닛(10-13)이 작동하는 동안, 4 개의 층이 연속적으로 기판(2) 상에 적층될 수 있다. 보다 구체적으로, 시스템(1)은 예를 들어 당업자에게 그 자체로 알려진 바와 같은 CIGS 기반 태양 전지의 생산을 위해 이들을 사용할 가능성(도 9 참조)을 제공하고, 이 경우 스퍼터 적층 유닛(10)은 먼저 100 nm 내지 1 mm, 바람직하게는 100 ㎛ 내지 2 mm의 두께를 갖는 유리 기판 상에 500 내지 1500 nm의 두께를 갖는 몰리브덴 층(81)을 적층하는데 사용되며, 상기 기판은 가요성이므로, 평평한 상태와 랩핑된 상태 사이에서 전술한 변형을 따를 수 있다. 그 후, 스프레이 코팅 적층 유닛(11)을 사용하여 1000 내지 3000 nm 두께를 갖는 CIGS 층(82)을 적층하는 것이 가능하다. S-ALD 적층 유닛(12 및 13)을 사용하여, 그 후, 20 내지 100 nm의 두께를 갖는 Zn(O,S) 층(83) 및 50 내지 150 nm의 두께를 갖는 ZNO:Al 층(84)을 연속적으로 적층하는 것이 가능하다. 태양 전지에서, 층(81-84)은 당업자에게 그 자체로 공지된 바와 같이 각각 후면 전극, 흡수체 층, 버퍼 층 및 창 층으로 사용될 것이다.

도 9의 라인(81', 82', 83' 및 84')의 경사는 보다 구체적으로 각각의 적층 유닛(10, 11, 12 및 13)의 위치에서, 시스템(1)에 의해 각각의 층(81, 82, 83 및 84)이 형성되는 속도에 대한 기준이다. 적층 유닛(10, 11, 12 및 13)을 따라 기판이 통과되는 속도는 각 적층 유닛(10, 11, 12 및 13)에 대해 동일하다. 그리고, 시스템(1)을 단계적인 방식으로 작동하는 것도 가능하며, 이 경우 기판은 적층 유닛을 따라 단계적인 방식으로, 즉 공정 중에 일시적으로 심지어 0 m/sec일 수도 있는 일정하지 않은 속도로 통과된다. 적층 유닛(10, 11, 12, 13)은 적층 유닛(10, 11, 12, 12, 13)의 위치에 적층된 각 층(81, 82, 83, 84)의 두께에 영향을 미치기 위해 서로 다른 길이를 가질 수 있다.

본 발명은 제한된 두께, 예를 들어 500 ㎛ 미만의 필름/호일 형상의 기판을 포함하는 스트립 형상의 기판을 포함하는 예를 통해 위에서 설명되었지만, 예를 들어, 길이가 30 cm 내지 200 cm이고 폭이 30 cm 내지 200 cm인 개별 시트 형상의 기판과 함께 본 발명을 사용하는 것도 가능하다는 것을 이해해야 한다. 예를 들어, 이러한 기판은 시트 형상의 기판이 서로 정확히 인접하거나 또는 약간 중첩되는 상태로 스트립 형상의 캐리어 상에 배치될 수 있다. 시트를 위해, 시스템은 또한 시트를 평평한 형상으로부터 원통형 형상으로 변형시키기 위해 별도의 랩핑 장치를 포함할 수 있는데, 즉, 여기서 상기 변형은 아래에 위치된 캐리어의 변형에 의해 발생되지 않거나 또는 적어도 캐리어의 변형에 의해서만 발생되지는 않는다.

다양한 적층 유닛(10, 11, 12 및 13) 및 그 변형예가 모든 적층 유닛(10, 11, 12 및 13)이 차례로 연속하여 배열되어 있는 시스템(1)의 일부로서 위에서 설명되었지만, 예를 들어 기판에 단일 층만을 적층하기 위해 다양한 적층 유닛(10, 11, 12, 13)을 개별적으로 사용할 수 있거나, 또는 하나 또는 2 개의 다른 적층 유닛에만 조합되어 하나의 적층 유닛을 사용하거나, 또는 동일한 유형의 다수의 적층 유닛을 사용하는 것도 가능하다.

또한, 결합 피스(53, 64)와 같이 기판(2)의 종 방향 에지 사이에서 돌출되는 부분 없이 다양한 적층 유닛(10, 11, 12 또는 13)을 설계하는 것이 고려될 수 있다. 이것은 전체 원주에 걸쳐, 즉 360 도에 걸쳐 또는 심지어 약간 더 이상에 걸쳐 각각의 적층 유닛 주위에, 기판을 랩핑할 가능성을 제공하여, 기판의 종 방향 에지가 서로 맞닿거나 또는 어느 정도 중첩되게 한다. 결합 피스(53, 64)와 같은 앞서 언급한 돌출 부분을 통해 발생하는 가스의 공급 및 배출은 이 경우 기판(2)의 원통형 부분의 단부를 통해 발생하는데, 예를 들어 적층 유닛/유닛들의 각각(조합)의 상류 측 및 하류 측 상의 기판(2)의 전술한 종 방향 에지에 의해 정의되는, 도 1에서 볼 수 있는 바와 같은, V 자형 영역(의 지점들)을 통해 발생한다. 이러한 실시예는 비교적 짧은 시스템에서 특히 유리할 수 있다.

도 10은 보다 구체적으로 레이저 스크라이빙 유형인 레이저 처리 유닛(103)을 도시한다. 이러한 레이저 처리 유닛(103)은 태양 전지의 생산에 특히 유리하게 사용될 수 있지만, 여기에 한정되지는 않는다. 레이저 처리 유닛(103)은 시스템(1)의 연장부를 형성할 수 있고, 예를 들어 적층 유닛(13)에 바로 인접하여 하류에 제공될 수 있다. 2 개의 대향 측면에서, 레이저 처리 유닛(103)은 각각의 설계가 지지 본체(51)의 설계와 동일한 고정 지지 본체(120)를 포함한다. S-ALD 유형의 모든 적층 유닛(12, 13)의 적층 본체(41)와 마찬가지로, 지지 본체(120)는 기판(2)을 지지하는 역할을 한다. 이러한 지지는 직접적으로 그리고 지지 본체(120)와 기판(2) 사이의 가스 베어링을 통해 이루어질 수 있고, 이를 위해 지지 본체(120)의 외측면 상의 원주 홈(114)에서 끝나는 단부 라인은 홈(114)에 가스를 공급하기 위한 라인(110)에 연통 가능하게 연결된다. 지지 본체(120) 사이에서, 레이저 처리 유닛(103)은 또한 동일한 반경 방향 거리에 떨어져 위치되는 다수의, 이 예에서 6 개의 레이저 헤드(107)가 제공되는 디스크 형상의 처리 본체(106)를 포함한다. 디스크 형상의 처리 본체(106)는 튜브(108)의 축(104)을 중심으로 회전 가능하며, 지지 본체(120) 또는 튜브(108) 중 하나 또는 둘 모두의 내부에 제공되는 구동 수단(도시되지 않음)에 의해 이중 화살표(105)에 따라 튜브(108)에 대해 앞뒤로 병진 이동될 수 있다. 병진 및 회전 운동에 의해, 레이저 헤드(107)가 부착된 디스크 형상의 본체(106)는 기판 상의 패턴을 따를 수 있으며, 이 경우 이중 화살표(105)에 평행하게 연장되는 이송 방향으로의 기판의 속도가 고려된다. 6 개의 레이저 헤드(107)를 사용하여, 기판은 6 개의 부분으로 분할되며, 각 레이저 헤드는 예를 들어 동일한 운동을 수행할 수 있다. 레이저 처리 공정은 기판의 내측면 상의, 즉 지지 본체(120) 사이의 감소된 압력 및/또는 특정 가스 조성으로부터 이익을 얻을 수 있다. 이를 위해, 지지 본체(120)의 서로 마주 보는 측면에는 라인(111)에 연통 가능하게 연결된 가스 노즐(109)이 제공된다. 라인(112)은 관형 부분(108)에 연결되고, 냉각 액체를 운송하는 역할을 한다. 디스크 형상의 본체(108)에는, 레이저에 전력을 제공하는 가요성 케이블(113)이 제공된다.

Claims (25)

1. 가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 상에 제 1 층을 적층하고, 상기 제 1 층 상에 제 2 층을 적층하기 위한 시스템으로서,
   상기 시스템은 상기 제 1 층을 적층하기 위한 제 1 유형의 제 1 적층 유닛을 포함하고, 상기 제 1 적층 유닛에는 제 1 중앙 라인 및 상기 제 1 중앙 라인에 대해 회전 대칭인 반경 방향 외측면을 갖는 제 1 지지 본체가 제공되고, 상기 시스템은 상기 지지 본체의 상기 반경 방향 외측면을 따라 상기 제 1 지지 본체의 상기 제 1 중앙 라인에 평행하게 연장하는 이송 방향으로 상기 기판을 이송하기 위한 이송 장치, 및, 상기 제 1 적층 유닛의 하류에, 상기 제 1 층 상에 상기 제 2 층을 적층하기 위한 제 2 적층 유닛을 더 포함하고, 상기 제 2 적층 유닛에는 상기 제 1 중앙 라인과 일직선인 제 2 중앙 라인 및 상기 제 2 중앙 라인에 대해 회전 대칭인 반경 방향 외측면을 갖는 제 2 지지 본체가 제공되며, 상기 시스템은 상기 기판을 랩핑된 상태(wrapped state)로 유지하기 위한 랩핑 장치를 더 포함하고, 상기 기판은 상기 제 1 지지 본체 및 상기 제 2 지지 본체의 상기 반경 방향 외측면의 적어도 일부, 바람직하게는 대부분 주위에 또는 상기 반경 방향 외측면 전체 주위에 랩핑되어 유지되는, 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 유형 및/또는 제 2 유형은 공간 원자층 증착(Spatial Atomic Layer Deposition)(S-ALD) 유형, 화학 증착(Chemical Vapor Deposition)(CVD) 유형, 스퍼터 유형 또는 스프레이 코팅 유형인 것인, 시스템.
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제 1 유형 및 상기 제 2 유형은 서로 상이한 것인, 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 적층 유닛 및/또는 상기 제 2 적층 유닛은 상기 기판의 외측면에 감소된 압력을 생성하기 위한 진공 장치를 포함하는 것인, 시스템.
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 유형 및/또는 상기 제 2 유형은 공간 원자층 증착(S-ALD) 유형이고, 상기 S-ALD 유형의 상기 적층 유닛과 관련된 상기 지지 본체는 원통형이고, 중앙 라인을 가지며, 반경 방향 외측면 상에 아치형 또는 원형 적층 표면이 제공되며, 상기 S-ALD 유형의 상기 적층 유닛에는 또한 상기 적층 표면에 전구체 가스를 공급하기 위한 가스 공급 장치, 및 상기 중앙 라인을 중심으로 상기 지지 본체를 회전 방식으로 구동하기 위한 제 1 구동 장치가 제공되고, 상기 지지 본체는 상기 기판 상에서 또는 그 근처에서 상기 전구체 가스의 화학 반응으로 인해, 상기 기판의 내측면 상에 또는 적어도 상기 내측면 상에 층을 적층하기 위해 상기 적층 표면을 통해 상기 지지 본체 주위에 랩핑되는 상기 기판의 상기 내측면에 상기 전구체 가스를 공급하도록 구성되는 것인, 시스템.
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 유형 및/또는 상기 제 2 유형은 스프레이 코팅 유형이고, 상기 스프레이 코팅 유형의 상기 적층 유닛은 상기 스프레이 코팅 유형의 상기 적층 유닛과 관련된 상기 지지 본체의 상기 중앙 라인과 일치하는 상기 중앙 라인을 갖는 스프레이 본체를 포함하고, 상기 스프레이 본체에는, 상기 기판의 상기 내측면 상에 또는 적어도 상기 내측면 상에 스프레이 재료의 층을 적층하기 위해, 적층될 상기 스프레이 재료를 스프레이 노즐로부터 상기 지지 본체 주위에 랩핑된 기판의 상기 내측면으로 분사하기 위한 상기 스프레이 노즐이 제공되는 것인, 시스템.
7. 제 6 항에 있어서,
   상기 스프레이 코팅 유형의 상기 적층 유닛에는 상기 스프레이 본체의 상기 중앙 라인을 중심으로 회전 방식으로 상기 스프레이 본체를 구동하기 위한 제 2 구동 장치가 제공되는 것인, 시스템.
8. 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 지지 본체 및/또는 상기 제 2 지지 본체는 링 형상 또는 디스크 형상인 것인, 시스템.
9. 제 8 항에 있어서,
   사용 시, 상기 제 1 지지 본체 및/또는 상기 제 2 지지 본체 주위에 랩핑된 기판의 상기 내측면과 상기 각각의 제 1 지지 본체 및/또는 제 2 지지 본체 사이에 가스층을 생성하기 위해, 가스가 반경 방향 외향 지향 방향으로 개구를 통과할 수 있도록 상기 제 1 지지 본체 및/또는 상기 제 2 지지 본체의 상기 반경 방향 외측면 상에 상기 개구가 제공되는 것인, 시스템.
10. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 장치에는 상기 기판의 운송 중에 상기 기판을 상기 기판의 평평한 상태로부터 상기 랩핑된 상태로 변형시키기 위해 상기 제 1 적층 유닛의 상류 측에 제 1 변형 장치가 제공되는 것인, 시스템.
11. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 변형 장치는 제 1 안내 표면을 따라 상기 기판을 운송하는 동안 상기 기판을 상기 평평한 상태로부터 상기 랩핑된 상태로 변형시키도록 상기 기판을 안내하기 위해 2 개의 수직 방향으로 만곡된 상기 제 1 안내 표면을 갖는 제 1 가이드 본체를 포함하는 것인, 시스템.
12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 장치에는 상기 기판을 운송하는 동안 상기 기판을 상기 기판의 상기 랩핑된 상태로부터 평평한 상태로 변형시키기 위해 상기 제 2 적층 유닛의 하류 측에 제 2 변형 장치가 제공되는 것인, 시스템.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제 2 변형 장치는 상기 제 1 안내 표면을 따라 상기 기판을 운송하는 동안 상기 기판을 상기 랩핑된 상태로부터 상기 평평한 상태로 변형시키도록 상기 기판을 안내하기 위해 2 개의 수직 방향으로 만곡된 제 2 안내 표면을 갖는 제 2 가이드 본체를 포함하는 것인, 시스템.
14. 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 장치는 상기 기판의 롤을 지지하고 권취 해제하기 위해 상기 제 1 적층 유닛의 상류 측에 권취 해제 본체를 포함하는 것인, 시스템.
15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 장치는 상기 기판을 지지하고 롤을 형성하도록 권취하기 위해 상기 제 2 적층 유닛의 하류 측에 권취 본체를 포함하는 것인, 시스템.
16. 제 15 항에 있어서,
    상기 이송 장치는 상기 권취 본체를 회전 방식으로 구동하기 위한 제 3 구동 장치를 포함하는 것인, 시스템.
17. 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 이송 장치는 상기 기판의 상기 랩핑된 상태에서 상기 기판의 상기 외측면 상에 상기 기판을 지지하기 위한 무한 가요성 지지 벨트, 및 상기 제 1 적층 유닛의 상기 상류 측에 있는 제 1 순환 본체, 상기 제 2 적층 유닛의 상기 하류 측에 있는 제 2 순환 본체 - 상기 순환 본체들 주위에 상기 지지 벨트가 랩핑됨 - , 및 사용 중에, 상기 지지 벨트에 의해 상기 기판이 지지되는 영역에서 상기 지지 벨트가 상기 기판과 함께 이송 방향으로 이동하는 방식으로 상기 지지 벨트를 구동하기 위한 제 4 구동 장치를 포함하는 것인, 시스템.
18. 제 17 항에 있어서,
    상기 랩핑 장치는 상기 제 1 지지 본체 및 상기 제 2 지지 본체의 상기 외측면 상에 2 개의 세장형 가이드 부재를 포함하고, 상기 세장형 가이드 부재는 대향하는 종 방향 에지에서 상기 지지 벨트를 안내하기 위해 서로 평행하게 그리고 상기 이송 방향으로 연장되는 것인, 시스템.
19. 제 18 항에 있어서,
    상기 랩핑 장치는 상기 제 1 지지 본체 및 상기 제 2 지지 본체의 상기 외측면 상에 2 개의 세장형 랩핑 부재를 포함하고, 상기 세장형 랩핑 부재는 종 방향 에지 주위로, 그 근처에서 상기 지지 벨트를 랩핑하기 위해 서로 평행하게 그리고 상기 이송 방향으로 연장되는 것인, 시스템.
20. 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 적어도 하나의 추가 층을 적층하기 위한 적어도 하나의 추가 적층 유닛을 포함하고, 상기 적어도 하나의 추가 적층 유닛 각각은 상기 제 1 중앙 라인 및 상기 제 2 중앙 라인과 일직선인 추가 중앙 라인을 갖는 추가 지지 본체를 포함하고, 각각의 추가 적층 유닛은 상기 제 1 유형, 상기 제 2 유형 또는 추가 유형인 것인, 시스템.
21. 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 시스템은 적어도 하나의 레이저 빔으로 상기 기판, 상기 제 1 층 및/또는 상기 제 2 층을 처리하기 위한 레이저 처리 유닛을 더 포함하고, 상기 레이저 처리 유닛에는 제 3 중앙 라인 및 상기 제 3 중앙 라인에 대해 회전 대칭인 반경 방향 외측면을 갖는 제 3 지지 본체가 제공되고, 상기 제 3 중앙 라인은 상기 제 1 중앙 라인과 일직선인 것인, 시스템.
22. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 시스템에서 제 1 또는 제 2 적층 유닛으로서 사용하기 위한 적층 유닛.
23. 제 21 항에 따른 시스템에서 사용하기 위한 레이저 처리 유닛.
24. 제 1 항 내지 제 21 항 중 어느 한 항에 따른 시스템을 사용하여 가요성 스트립 형상의 또는 시트 형상의 기판 상에 제 1 층을 적층하고, 상기 제 1 층 상에 제 2 층을 적층하기 위한 방법으로서, 상기 방법은:
    - 상기 이송 장치가 상기 제 1 지지 본체 및 상기 제 2 지지 본체의 상기 반경 방향 외측면을 따라 상기 이송 방향으로 기판을 이송하는 단계,
    - 상기 랩핑 장치가 상기 기판을 상기 랩핑된 상태로 유지하는 단계,
    - 상기 기판이 상기 랩핑된 상태에 있는 동안 상기 제 1 적층 유닛이 상기 기판 상에 상기 제 1 층을 적층하는 단계,
    - 상기 기판이 상기 랩핑된 상태에 있는 동안 상기 제 2 적층 유닛이 상기 제 1 층 상에 상기 제 2 층을 적층하는 단계
    를 포함하는, 방법.
25. 제 24 항에 있어서,
    상기 방법은 제 21 항에 따른 시스템을 사용하고,
    - 상기 레이저 처리 유닛이 적어도 하나의 레이저 빔으로 상기 기판, 상기 제 1 층 및/또는 상기 제 2 층을 처리하는 단계를 포함하는 것인, 방법.

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