WO2013012210A2 - 기판 적재용 트레이 - Google Patents

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Abstract

기판 적재용 트레이는 몸체, 가이드부 등을 포함할 수 있다. 상기 몸체는 기판들이 적재되는 제1 면을 구비하는 평판 구조를 가질 수 있으며, 탄소-탄소 복합 재료로 구성될 수 있다. 상기 가이드부는 상기 기판들이 각기 소정의 위치들에 적재되도록 상기 몸체 상으로 상기 기판들을 가이딩할 수 있다. 태양 전지용 기판들 상에 박막들을 형성할 경우, 상기 기판 적재용 트레이는 플라즈마 분위기 하의 고온 공정에서도 물리적 특성을 안정적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라 보다 많은 숫자의 기판들을 적재할 수 있는 큰 면적으로 구현될 수 있다.

Description

기판 적재용 트레이
본 발명은 기판 적재용 트레이에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 태양 전지용 기판들 상에 박막들을 형성할 경우에 배치 타입으로 기판들을 적재할 수 있는 기판 적재용 트레이에 관한 것이다.
일반적으로, 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 장치를 이용하여 태양 전지용 기판 상에 반사 방지막 등과 같은 박막을 형성하는 공정은 생산성의 향상을 위하여 다수의 기판들에 대해 동시에 수행된다. 상기 박막을 형성하는 공정에서는 다수의 기판들을 적재할 수 있는 트레이가 사용된다. 이러한 기판 적재용 트레이는, 예를 들면, 대한민국 공개특허 제2007-0117312호에 개시되어 있다.
상기 기판 적재용 트레이를 사용한 박막 형성 공정에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이가 위치하는 부근에 열원, 예를 들면, 상기 기판 적재용 트레이의 하부에 히터가 제공되어 상기 기판 적재용 트레이에 적재된 기판들을 가열하면서 약 300℃ 내지 약 700℃의 온도에서 가스들을 반응시켜 상기 기판들 상에 박막들을 형성한다. 따라서 상기 기판 적재용 트레이는 고온에서도 물리적인 특성들이 저하되지 않는 재료를 사용하여 제조되어야 한다. 종래의 기판 적재용 트레이는 주로 흑연을 사용하여 제조되고 있다. 그러나 흑연으로 구성된 종래의 기판 적재용 트레이는 약 5mm 내지 약 18mm의 두께를 기준으로 하여 최대로 약 1,500mm×500mm 정도의 큰 면적을 가질 경우, 상기 박막 형성 공정 동안에 휨 강도(flexural strength)의 저하와 같은 기계적 특성의 열화로 인하여 상기 기판 적재용 트레이의 중앙 부위가 휘어지는 상황이 빈번하게 발생한다. 이와 같이, 상기 기판 적재용 트레이의 중앙 부위가 휘어질 경우에는 상기 기판 적재용 트레이 부근의 열원으로부터 열전달이 균일하게 이루어지지 않기 때문에, 상기 기판들 상에 박막들을 균일하게 형성하기 어렵게 된다. 또한, 상기 기판 적재용 트레이를 이송하는 동안에 야기되는 진동으로 인하여 상기 기판 적재용 트레이 상에 적재된 기판들의 유동이 발생하며, 그 결과 상기 기판 적재용 트레이에 적재된 기판들이 파손되는 상황까지도 발생하기도 한다. 더욱이, 종래의 흑연으로 구성된 기판 적재용 트레이는 큰 면적을 가지지 어려우므로, 1회의 박막 형성 공정으로 가능한 한 많은 기판들 상에 박막을 형성하는 점이 용이하지 않아 생산성이 상대적으로 낮은 문제점이 있다.
한편, 종래의 기판 적재용 트레이를 이용하는 박막 형성 공정에 있어서, 고온 환경, 고부식성의 공정 가스 및 플라즈마로 인하여 상기 기판 적재용 트레이 자체가 부식되거나 식각되는 문제가 자주 발생하며, 이에 따라 상기 기판 적재용 트레이의 밀도가 감소하고 경도가 저하됨으로써, 상기 기판 적재용 트레이의 취급 시에 상기 기판 적재용 트레이가 파손되는 상황이 빈번하게 발생한다. 즉, 상기 기판 적재용 트레이가 갖는 경도가 저하됨에 의해 종래의 박막 형성 공정 조건들 하에서는 상기 기판 적재용 트레이가 초기의 기계적 특성을 유지할 수 없기 때문에 상기 기판 적재용 트레이가 파손되는 문제점이 발생된다.
본 발명의 목적은 태양 전지용 기판 상에 박막을 형성하는 동안 고온에서도 안정적인 물리적인 특성들을 유지할 수 있으면서도 큰 면적을 가질 수 있는 기판 적재용 트레이를 제공하는 것이다.
상술한 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이는 몸체와 가이드부를 구비할 수 있다. 상기 몸체는 기판들이 적재되는 제1 면을 구비하는 평판 구조를 가질 수 있으며, 탄소-탄소 복합 재료 또는 흑연을 포함할 수 있다. 상기 가이드부는 상기 기판들이 각기 소정의 위치들에 적재되도록 상기 몸체 상으로 상기 기판들을 가이딩할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 탄소-탄소 복합 재료는 탄소 섬유 강화 복합 재료를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 몸체는 상기 탄소 섬유 강화 복합 재료를 직조에 의해 제조한 2 이상의 적층된 직조물을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 몸체는 2 이상의 상기 탄소 섬유 강화 복합 재료를 하나의 방향으로 직조한 직조물들을 이방성으로 적층한 직교 이방성 적층 강화물을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 몸체는 2 이상의 평직으로 직조한 직조물들을 적층한 평직 적층 강화물을 포함할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 몸체는 2 이상의 능직으로 직조한 직조물들을 적층한 능직 적층 강화물을 포함할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 몸체는 2 이상의 수자직으로 직조한 직조물들을 적층한 수자직 적층 강화물을 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 몸체는 상기 탄소 섬유 강화 복합 재료를 부직포의 형상으로 제조한 2 이상의 직조물들을 적층한 부직포 적층 강화물을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가이드부는 상기 기판들을 각기 서로 분리되게 수용하기 위하여 상기 몸체에 음각 또는 양각으로 가공된 포켓을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 가이드부는 상기 기판들의 외주변들을 따라 배열되는 핀들을 포함할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 가이드부는 상기 기판들의 저면들을 노출시키는 관통 포켓들 및 상기 관통 포켓들의 내면들로부터 돌출되어 상기 기판들의 저면들을 지지하는 돌출 핀들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 핀들 및 상기 돌출 핀들은 각기 세라믹, 흑연, 탄소-탄소 복합 재료, 금속, 아노다이징(anodizing) 처리된 재료, 세라믹이 코팅 처리된 재료 등을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이는 상기 기판들이 상기 소정의 위치들에 적재될 경우에, 상기 기판들의 저면들 상으로 에어를 제공하기 위하여 상기 몸체를 관통하는 에어 홀들 및 상기 에어 홀들과 연통되는 홈 형상을 갖는 에어 패스들을 구비하는 에어 순환부를 추가적으로 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 에어 패스들은 각기 입구와 측면이 연결되는 부분이 경사지게 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이는 상기 몸체의 제1 면과 측면 및 상기 가이드부 상에 형성되는 세라믹 코팅층을 추가적으로 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 알루미늄 산화물(AlOx), 이트륨 산화물(YOx), 알루미늄 질화물(AlNx), 실리콘 탄화물(SiCx) 등을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 세라믹 코팅층은 약 100㎛ 내지 약 400㎛ 정도의 두께를 가질 수 있으며, 대기 플라즈마 용사(APS) 코팅 공정을 이용하여 형성될 수 있다,
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 상기 몸체의 제1 면에 대향하는 상기 몸체의 제2 면의 주변부까지 연장될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 코팅층의 핀 홀을 갖는 부분, 상기 세라믹 코팅층의 응력이 집중되는 부분 또는 상기 세라믹 코팅층이 형성되지 상기 몸체의 부분 상에 표면 처리층이 추가적으로 형성될 수 있다. 상기 표면 처리층은 세라믹 본딩재를 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 세라믹 본딩재는 알루미늄 산화물을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표면 처리층은 상기 핀 홀을 갖는 부분 상에 상기 세라믹 본딩재를 도포한 후, 약 100℃ 내지 약 200℃ 정도의 온도에서 약 60분 내지 약 180분 동안 고온 경화 공정을 수행하여 형성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 2 이상의 상기 몸체들이 연결되어 기판 적재용 트레이의 확장 구조가 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 상기 몸체들이 접촉되는 부분들 상의 상기 세라믹 코팅층의 두께가 상기 몸체들의 다른 부분들 상의 상기 세라믹 코팅층의 두께 보다 실질적으로 얇을 수 있다. 예를 들면, 상기 몸체들이 접촉되는 부분들 상의 상기 세라믹 코팅층의 두께는 약 100㎛ 내지 약 200㎛ 정도일 수 있으며, 상기 몸체들의 다른 부분들 상의 상기 세라믹 코팅층의 두께는 약 150㎛ 내지 약 400㎛ 정도일 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들이 통전되도록 상기 몸체들이 접촉되는 부분들 중에서 일부 상에는 상기 세라믹 코팅층이 형성되지 않을 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 하나의 몸체를 실질적으로 90도 회전한 "L"자의 형상으로 형성하고, 다른 하나의 몸체를 실질적으로 거울상의 "L"자의 형상으로 형성한 후, 상기 몸체들의 돌출부들이 중첩되게 상기 몸체들을 접촉시켜 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 상기 몸체들의 상면들 및 상기 몸체들이 접촉되는 계면의 상부에 형성되는 세라믹 코팅층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 하부 측면들 사이에는 소정의 공간이 제공될 수 있다. 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들이 접촉되는 계면의 중앙부와 하부에는 세라믹 코팅층이 형성되지 않을 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 하나의 몸체에 삽입부를 형성하고, 다른 하나의 몸체에 돌출부를 형성한 후, 상기 삽입부에 상기 돌출부를 삽입하여 형성될 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 하나의 몸체를 실질적으로 90도 회전한 "U"자의 형상으로 형성하고, 다른 하나의 몸체에 돌출부를 형성한 후, 상기 하나의 몸체에 상기 다른 하나의 몸체의 돌출부를 삽입하여 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 상기 몸체들의 상면들과 상기 몸체들이 접촉되는 계면의 상부에 형성되는 세라믹 코팅층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 하부 측면들 사이에는 소정의 공간이 제공될 수 있다. 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들이 접촉되는 계면의 중앙부와 하부 상에는 상기 세라믹 코팅층이 형성되지 않을 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는, 하나의 몸체를 실질적으로 90도 회전한 "L"자의 형상으로 형성하고, 다른 하나의 몸체를 실질적으로 거울상의 "L"자의 형상으로 형성한 후, 상기 몸체들의 접촉되는 부분들에 결합 부재를 제공하여 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 상기 몸체들 상면, 상기 결합 부재의 상면 및 상기 몸체들이 접촉되는 계면의 상부에 형성되는 세라믹 코팅층을 포함할 수 있다. 또한, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 하측 측부들 사이에는 소정의 공간에 제공될 수 있다. 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들이 접촉되는 계면의 중앙부와 하부 상에는 상기 세라믹 코팅층이 형성되지 않을 수 있다.
본 발명에 따른 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 서로 연결되는 상기 몸체들을 고정시키기 위한 연결 고정 부재를 추가적으로 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 연결 고정 부재는 서로 연결되는 상기 몸체들의 주변부들에 형성되는 리세스들을 포함하는 수용부 및 상기 수용부에 삽입되는 삽입부를 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 연결 고정 부재는 서로 연결되는 상기 몸체들의 상측 단부들에 형성되는 수용부, 상기 수용부에 삽입되는 삽입부, 그리고 상기 몸체들의 저면들로부터 상기 삽입부의 일부까지 연장되는 결합부를 포함할 수 있다.
또 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 연결 고정 부재는 서로 연결되는 상기 몸체들의 상측 단부들에 형성되는 상부 수용부, 상기 몸체들의 하측 단부들에 형성되는 하부 수용부, 상기 상부 수용부에 삽입되는 상부 삽입부, 상기 하부 수용부에 삽입되는 하부 삽입부, 그리고 상기 하부 삽입부로부터 상기 상부 삽입부의 일부까지 연장되는 결합부를 포함할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 기판 적재용 트레이가 탄소-탄소 복합 재료로 구성될 수 있기 때문에, 상대적으로 고온 및 플라즈마 분위기 하에서 수행되는 박막 형성 공정 동안에 다양한 물리적 특성들을 안정적으로 유지할 수 있으며, 상기 기판 적재용 트레이가 크게 증가된 면적을 가질 수 있다. 이에 따라, 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치를 사용하여 태양 전지용 기판들 상에 반사 방지막들과 같은 박막들을 형성하는 공정 동안, 상기 기판 적재용 트레이를 이용하여 동시에 많은 기판들을 처리할 수 있기 때문에, 생산성을 향상시킬 수 있으며, 태양 전지용 기판들의 신뢰성을 개선할 수 있다. 또한, 상기 기판 적재용 트레이는 양호한 가공성을 가지면서, 상기 기판 적재용 트레이들의 연결을 통해 현저하게 증가된 면적을 가지는 다양한 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 구현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이를 나타내는 평면도이다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 부직포 적층 강화물을 포함하는 기판 적재용 트레이의 몸체를 나타내는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따라 각기 하나의 방향으로 직조된 직조물들을 적층한 직교 이방성 적층 강화물을 포함하는 몸체를 나타내는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 가이드부를 나타내는 평면도이다.
도 5는 도 4의 A-A' 선을 따른 단면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 가이드부를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 B-B' 선을 따른 단면도이다.
도 8은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 가이드부를 나타내는 평면도이다.
도 9는 도 8의 C-C' 선을 따른 단면도이다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 에어 순환부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 11 및 도 12는 도 10의 에어 순환부를 이용하여 기판 적재용 트레이에 적재되는 기판을 이송하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13 내지 도 15는 도 10의 D-D' 선을 따른 에어 순환부의 에어 패스를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 설명하기 위한 평면도이다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 확장 구조들을 나타내는 부분 단면도들이다.
도 20 내지 도 22는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 연결 고정 부재들을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 23은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 태양 전지 기판 적재용 트레이를 나타내는 평면도이다.
도 24는 도 23의 태양 전지 기판 적재용 트레이를 나타내는 단면도이다.
도 25는 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따른 태양 전지 기판 적재용 트레이의 가이드부를 나타내는 단면도이다.
도 26은 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따른 태양 전지 기판 적재용 트레이의 에어 순환부를 설명하기 위한 평면도이다.
도 27 및 도 28은 도 26의 에어 순환부를 이용하여 기판들을 적재하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 29는 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따른 태양 전지 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 나타내는 평면도이다.
도 30은 도 29의 태양 전지 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 세라믹 코팅층을 설명하기 위한 단면도이다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이들에 대하여 설명한다. 본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 예시적인 실시예들을 도면에 예시하고 본문에 상세하게 설명한다. 그러나 이러한 실시예들은 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 동일하거나 유사한 참조 부호들을 동일하거나 유사한 구성 요소들에 대해 사용한다. 첨부된 도면들에 있어서, 구조물들의 치수는 발명의 명확성을 기하기 위해 실제보다 확대하거나, 개략적인 구성을 설명하기 위하여 실제보다 축소하여 도시한 것이다. 제1, 제2, 제3, 제4 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성 요소는 제2, 제3 또는 제4 구성 요소로 명명될 수 있고, 이와 유사하게 제2, 제3, 또는 제4 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예들을 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성 요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
한편, 다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
도 1은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이를 나타내는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 적재용 트레이(100) 상에는 플라즈마 강화 화학 기상 증착(PECVD) 장치와 같은 기판 처리 장치(도시되지 않음)를 이용하여 태양 전지용 기판 상에 반사 방지막 등과 같은 박막 형성 공정을 수행할 경우에, 복수의 기판들이 적재될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이(100)는 몸체(11), 가이드부(13) 등을 구비할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 몸체(11)는 기판들이 위치하는 제1 면과 이러한 제1 면에 대향하는 제2 면을 포함할 수 있다. 예를 들면, 몸체(11)의 제1 면과 제2 면은 각기 몸체(11)의 상면과 저면에 해당될 수 있다. 이 경우, 몸체(11)는 실질적으로 평탄한 플레이트(plate)의 형상을 가질 수 있다.
몸체(11)의 제1 면 상에는 상부에 박막들이 형성되는 복수의 기판들이 적재될 수 있으며, 몸체(11)의 제2 면은 상기 박막 형성 공정이 수행되는 동안 상기 기판 처리 장치와 실질적으로 마주할 수 있다. 예를 들면, 몸체(11)의 제2 면은 주로 상기 기판 처리 장치의 하부에 위치하는 열원(도시되지 않음)에 인접하여 배치될 수 있다. 여기서, 몸체(11)의 제2 면과 실질적으로 마주하는 상기 기판 처리 장치의 열원은 상기 박막 형성 공정이 수행되는 동안에 기판 적재용 트레이(100)에 적재되는 기판들을 가열할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판 처리 장치의 열원은 가열 플레이트(heating plate), 가열 램프(heating lamp) 등을 포함할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 기판 처리 장치의 열원은 몸체(11)의 제2 면에 실질적으로 마주하도록 몸체(11)의 제2 면 직하부에 배치될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 기판 처리 장치의 열원은 몸체(11)의 제2 면에 마주하지 않고 인접하는 위치에 배치될 수도 있다. 예를 들면, 상기 기판 처리 장치의 열원은 상기 기판들에 충분한 열을 전달할 수 있도록 몸체(11)에 인접하도록 위치할 수 있다.
상기 박막 형성 공정은 약 300℃ 내지 약 700℃ 정도의 상대적인 고온에서 수행될 수 있으며, 이에 따라 몸체(11)는 상대적으로 고온에서도 안정적으로 물리적인 특성들을 유지할 수 있는 재료로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 박막 형성 공정에서는 생산성의 향상을 위하여 1회의 공정을 수행할 때 가능한 한 많은 숫자의 기판들을 처리하기 때문에, 몸체(11)는 큰 면적의 구현이 가능한 소재로 구성될 수 있다. 다시 말하면, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)는 상대적으로 고온에서도 안정적인 물리적인 특성들을 유지할 수 있으면서 동시에 가능한 한 대면적으로 제조할 수 있는 재료로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 몸체(11)는 탄소계의 기재(매트릭스)와 탄소계의 입자 또는 섬유가 혼합된 탄소-탄소 복합 소재(C/C composite)로 구성될 수 있다. 또한, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)는 적어도 2 이상의 탄소-탄소 복합 재료로 이루어진 층들을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)는 평직(plane weave)으로 직조된 직조물(woven object)을 포함할 수 있다. 예를 들면, 몸체(11)는 2장 이상의 평직으로 직조된 직조물로 구성된 단일 시트들이 적층된 구조를 갖는 평직 적층 강화물을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 몸체(11)는 능직(twill weave)으로 직조된 직조물을 포함할 수 있다. 예를 들면, 몸체(11)는 2장 이상의 능직으로 직조된 직조물로 이루어진 단일 시트들이 적층된 구조를 갖는 능직 적층 강화물을 포함할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)는 수자직(satin weave)으로 직조된 직조물을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 몸체(11)는 2 이상의 수자직으로 직조된 직조물로 구성된 단일 시트들이 적층된 구조를 갖는 수자직 적층 강화물을 포함할 수도 있다.
이하, 예시적인 실시예들에 따라 탄소 섬유 강화 복합 소재를 부직포 형태로 제조한 직조물을 포함하는 몸체(11)를 구비하는 기판 적재용 트레이(100)에 대해서 설명한다.
도 2는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따라 부직포 적층 강화물을 포함하는 기판 적재용 트레이의 몸체를 나타내는 사시도이다.
도 2를 참조하면, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11a)는 탄소 섬유를 부직포 형태로 제조한 직조물로 구성된 단일 시트들이 적어도 2 이상 적층된 구성을 가지는 부직포 적층 강화물을 포함할 수 있다. 이 경우, 몸체(11a)는 탄소 섬유를 직조에 의해 형성하지 않고 탄소 섬유를 섬유 집합체로 결속시켜 시트의 형태로 제조한 직조물로 이루어진 단일 시트들이 적어도 2장 이상 적층된 구성을 가질 수 있다. 비록 도 2에 있어서는 4장의 부직포들(210a, 210b, 210c, 210d)을 적층하여 몸체(11a)를 형성하지만, 3장 이하의 부직포들을 적층하여 몸체(11a)를 형성할 수도 있으며, 5장 이상의 부직포들을 적층하여 몸체(11a)를 제조할 수도 있다.
도 2에 예시한 바와 같이, 4장의 부직포들(210a, 210b, 210c, 210d)을 적층하여 몸체(11a)를 제조하는 과정에 있어서, 부직포들(210a, 210b, 210c, 210d)은 각기 탄소 섬유들을 랜덤하게 배열하여 형성될 수 있다. 즉, 부직포들(210a, 210b, 210c, 210d)은 각기 무질서하게 배열되는 탄소 섬유들로 이루어질 수 있다. 몸체(11a)는 이와 같이 무질서하게 배열된 탄소 섬유들로 구성된 4장의 부직포들(210a, 210b, 210c, 210d)을 적층하여 제조될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 몸체(11a)는 4장의 부직포들(210a, 210b, 210c, 210d) 내에서 탄소 섬유들이 각기 무질서하게 배열된 구성을 가질 수 있기 때문에, 몸체(11a)의 물리적인 특성들이 X 방향, Y 방향 및 Z 방향을 포함하는 모든 방향들에 대하여 실질적으로 준등방성(quasi-isotropic property)을 가질 수 있다. 예를 들면, 몸체(11a)는 X 방향, Y 방향 및 Z 방향을 포함하는 모든 방향들에 대하여 휨 강도, 쇼어 경도, 열팽창 계수 등과 같은 물리적인 특성들이 실질적으로 동일하거나 실질적으로 유사할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 몸체(11a)가 2장의 적층된 부직포들을 포함하는 경우에도, 몸체(11a)는 모든 방향들에 대해 실질적으로 준등방성을 가질 수 있으며, 이에 따라 2장의 부직포들을 포함하는 몸체(11a)도 모든 방향들에 대해 물리적인 특성들이 실질적으로 동일하거나 실질적으로 유사할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따라 직조물들을 적층한 적층 강화물을 포함하는 기판 적재용 트레이의 몸체에 대하여 설명한다.
도 3은 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따라 각기 하나의 방향으로 직조된 직조물들을 적층한 직교 이방성 적층 강화물을 포함하는 몸체를 나타내는 사시도이다.
도 3을 참조하면, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11b)는 각기 하나의 방향을 따라 직조된 직조물들(21a, 21b, 23a, 23b)이 적층된 구성을 가질 수 있다. 이 경우, 직조물들(21a, 21b, 23a, 23b)을 서로 다른 방향들, 즉 이방성으로 적층하여 몸체(11b)를 제조할 수 있다. 예를 들면, 첫 번째 직조물(23b)의 직조 방향을 X 방향을 따라 배치할 수 있고, 두 번째 직조물(21b)의 직조 방향을 Y 방향을 따라 배치할 수 있다. 또한, 세 번째 직조물(23a)의 직조 방향을 X 방향으로 배치할 수 있고, 네 번째 직조물(21a)의 직조 방향을 Y 방향을 따라 배치할 수 있다. 이에 따라, 몸체(11b)가 직조물들(21a, 21b, 23a, 23b)이 X 방향 및 Y 방향으로 교대로 적층된 구성을 갖는 직교 이방성 적층 강화물을 포함할 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에 따르면, 첫 번째 직조물(23b)의 직조 방향을 X 방향으로 배치할 수 있고, 두 번째 직조물(21b)의 직조 방향을 Y 방향을 따라 배치할 수 있다. 또한, 세 번째 직조물(23a)의 직조 방향을 X 방향 및 Y 방향과는 실질적으로 다른 방향으로 배치할 수 있고, 네 번째 직조물(21a)의 직조 방향을 세 번째 직조물(23a)의 직조 방향과 실질적으로 다른 방향을 따라 배치할 수 있다. 이에 따라, 몸체(11b)가 직조물들(21a, 21b, 23a, 23b)이 X 방향 및 Y 방향을 포함하는 모든 방향으로 적층된 구성을 갖는 다방성 적층 강화물을 포함할 수도 있다.
기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11b)를 구성하는 직조물들을 직교 이방성으로 적층하지 않고 하나의 방향을 따라 적층할 경우, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11b)가 상대적으로 낮은 휨 강도를 가져 몸체(11b)에 힘이 가해질 때에 몸체(11b)의 변형이 보다 커질 수 있다. 이 경우, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11b)가 휘어지거나 파손될 수 있을 뿐만 아니라 몸체(11b)가 큰 면적을 가지기 어렵게 된다. 본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 기판 적재용 트레이(100)가 전술한 바와 같이 이방성 또는 다방성 적층 강화물을 포함하는 몸체(11b)를 구비할 수 있기 때문에, 몸체(11b)의 물리적인 특성들을 향상시켜 기판 적재용 트레이(100)의 변형이나 파손을 방지하면서 기판 적재용 트레이(100)가 상대적으로 큰 면적을 가질 수 있다. 다시 말하면, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11b)가 이방성 또는 다방성 적층 강화물을 포함할 경우, 전술한 바와 같이 직조물들(21a, 21b, 23a, 23b)의 직조 방향들이 X 방향 및 Y 방향을 포함하는 다양한 방향들로 배치될 수 있기 때문에, 몸체(11b)가 다양한 방향들을 따라 향상된 휨 강도, 열팽창 계수 등과 같이 개선된 물리적 특성들을 가질 수 있다. 따라서, 기판 적재용 트레이(100)가 휘어지거나 파손되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있으며, 기판 적재용 트레이(100)가 용이하게 큰 면적을 가질 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11b)가 전술한 직교 이방성 적층 강화물 이외에도 평직 적층 강화물, 능직 적층 강화물 또는 수자직 적층 강화물들을 포함하는 경우에도, 상기 직조물들을 이방성으로 배치하고 및 적층함으로써 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11b)의 휨 강도, 열팽창 계수 등과 같은 물리적인 특성들을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 기판 적재용 트레이(100)가 2 이상의 탄소-탄소 복합 재료를 직조하여 형성되는 직조물의 시트들이나 부직포 형상을 갖는 직조물들을 포함하는 몸체(11a, 11b)를 구비할 수 있다. 따라서 기판 적재용 트레이(100)는 상대적으로 고온에서도 안정적인 물리적 특성들을 유지하면서도 큰 면적을 갖도록 제조될 수 있다. 예시적인 실시예들에 따르면, 탄소-탄소 복합 재료로 이루어진 몸체(11)를 구비하는 기판 적재용 트레이(100)는 약 3mm 내지 약 15mm 정도의 두께를 가질 때, 약 2,000mm×1,000mm 정도의 큰 면적을 가질 수 있다. 이 경우, 기판 적재용 트레이(100)는 종래의 흑연으로 구성된 기판 적재용 트레이에 비하여 약 2배 내지 약 4 배 정도의 휨 강도를 가질 수 있다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 기판 적재용 트레이(100)는 약 5mm 내지 약 8mm의 두께를 기준으로 약 2,000mm×1,000mm 정도의 큰 면적을 가질 수 있다. 즉, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이(100)는 종래의 흑연으로 구성된 기판 적재용 트레이에 비하여 상대적으로 얇은 두께를 가지면서도 보다 큰 면적을 가질 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이 탄소-탄소 복합 재료를 포함하는 기판 적재용 트레이(100)는 상대적으로 큰 면적을 가지면서도 상대적으로 가벼운 무게를 가질 수 있기 때문에 기판 적재용 트레이(100)를 보다 용이하게 취급할 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이(100)를 사용하여 박막 형성 공정을 수행할 경우, 다수의 기판들이 몸체(11) 상에 적재되기 때문에 상기 기판들이 각기 몸체(11)의 서로 이격되는 소정의 위치들에 배치될 수 있다. 도 1에 도시한 바와 같이, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)에 제공되는 가이드부(13)가 몸체(11) 상에 상기 기판들이 적재될 때에 상기 기판들이 정해진 위치들에 배치되도록 상기 기판들을 가이드할 수 있다. 즉, 몸체(11)의 제1 면(예를 들면, 상면) 상에는 적어도 2장의 기판들이 적재될 수 있으며, 몸체(11)의 제1 면에 상기 기판들이 적재될 경우에 가이드부(13)는 상기 기판들이 각기 소정의 간격으로 서로 이격되어 배치되도록 가이딩할 수 있다.
도 4는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 가이드부를 나타내는 평면도이며, 도 5는 도 4의 A-A' 선을 따른 단면도이다. 도 4 및 도 5에 있어서, 도 1을 참조하여 설명한 부재들과 실질적으로 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 부호들을 사용한다.
도 4 및 도 5를 참조하면, 기판 적재용 트레이의 몸체(11)에 구비되는 가이드부(13)는 몸체(11)의 제1 면 상에 적재되는 기판(200)들을 소정의 간격으로 분리되게 수납할 수 있는 복수의 포켓(pocket)(31)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 포켓(31)들은 각기 몸체(11)의 제1 면을 소정의 깊이로 음각으로 가공하여 형성될 수 있다. 즉, 포켓(31)들은 각기 몸체(11)에 형성되는 리세스(recess) 또는 그루브(groove)의 형상을 가질 수 있다. 여기서, 포켓(31)들은 각기 기판(200)의 면적과 실질적으로 유사하거나 약간 큰 면적을 가질 수 있다. 각 포켓(31)은 실질적으로 다각형, 실질적으로 원형, 실질적으로 타원형 등과 같이 다양한 평면 형상들을 가질 수 있다. 그러나 이러한 포켓(31)의 평면 형상은 포켓(31)에 수용되는 기판(200)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 가이드부(13)가 포켓(31)들을 포함하는 경우, 기판(200)들 상에 박막들을 형성하는 공정을 수행하는 동안 기판(200)들은 각기 포켓(31)들 내에 정렬될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 가이드부(13)는 몸체(11)의 제1 면으로부터 소정의 높이로 돌출된 포켓들을 포함할 수도 있다. 여기서, 가이드부(13)의 돌출된 포켓들은 각기 기판(200)들의 형상에 대응하여 실질적으로 다각형, 실질적으로 원형, 실질적으로 타원형 등의 평면 형상을 가질 수 있다. 또한, 가이드부(13)의 돌출된 포켓들은 각기 기판(200)의 면적과 실질적으로 유사하거나 약간 큰 면적을 가질 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 가이드부를 나타내는 평면도이고, 도 7은 도 6의 B-B' 선을 따른 단면도이다. 도 6 및 도 7에 있어서, 도 1을 참조하여 설명한 부재들과 실질적으로 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 부호들을 사용한다.
도 6 및 도 7에 도시한 바와 같이, 기판 적재용 트레이의 몸체(11)에 제공되는 가이드부(13)는 몸체(11)의 제1 면 상에 적재되는 기판(200)들을 서로 분리되게 수납하도록 몸체(11)의 제1 면 상에 배치되는 핀(pin)(51)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 가이드부(13)는 몸체(11)의 제1 면 상에 적재되는 각 기판(200)의 외주변을 따라 소정의 간격으로 복수의 배열되는 핀(51)들을 포함할 수 있다. 이러한 핀(51)들에 의해 각기 한정되는 몸체(11)의 영역의 면적은 각 기판(200)의 면적과 실질적으로 유사하거나 약간 클 수 있다. 도 6에 있어서는, 하나의 기판(200)을 둘러싸는 8개의 핀(51)들이 도시되어 있지만, 가이드부(13)의 핀(51)들의 수는 8개보다 많을 수도 있으며, 8개보다 적을 수도 있다. 또한, 도 6에서는 핀(51)들이 실질적으로 8각형의 구조로 배열되지만, 가이드부(13)의 핀(51)들의 배열 구조는 각 기판(200)의 형상에 따라 달라질 수 있다. 예를 들면, 가이드부(13)의 핀(51)들은 실질적으로 원형의 구성, 실질적으로 타원형의 구성, 실질적으로 다각형의 구성 등으로 배열될 수도 있다. 이러한 핀(51)들을 포함하는 가이드부(13)가 기판(200)들 상에 박막들을 형성하는 공정을 수행하는 동안 몸체(11)의 제1 면 상에 기판(200)들을 고정시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 가이드부(13)의 핀(51)들은 각기 세라믹, 금속, 흑연, 탄소-탄소 복합 재료, 아노다이징(anodizing) 처리된 재료, 세라믹 코팅된 재료 등을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 가이드부(13)의 핀(51)들은 각기 상기 박막 형성을 위한 공정을 수행하는 동안 아킹(arcing)이 발생되는 것을 방지할 수 있도록 세라믹으로 구성되거나 세라믹이 코팅된 재료를 포함할 수 있다.
도 8은 본 발명의 또 다른 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 가이드부를 나타내는 평면도이고, 도 9는 도 8의 C-C' 선을 따른 단면도이다. 도 8 및 도 9에 있어서, 도 1을 참조하여 설명한 부재들과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 부호들을 사용한다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 기판 적재용 트레이의 몸체(11)에 제공되는 가이드부(13)는 몸체(11)를 관통하는 관통 포켓(61)들과 몸체(11)로부터 연장되는 돌출 핀(63)들을 포함할 수 있다. 관통 포켓(61)들은 각기 실질적으로 다각형의 형상, 실질적으로 원형의 형상, 실질적으로 타원형의 형상 등과 같은 다양한 평면 형상들을 가질 수 있다. 여기서, 각 관통 포켓(61)은 각 기판(200)의 면적 보다 실질적으로 큰 면적을 가질 수 있다. 또한, 돌출 핀(63)들은 각기 관통 포켓(61)의 내벽으로부터 몸체(11)에 대해 실질적으로 평행한 방향을 따라 돌출될 수 있다. 도 8에 있어서는 소정의 간격으로 배열된 8개의 돌출 핀(63)들을 예시하였지만, 가이드부(13)의 돌출 핀(63)들의 수는 그 보다 증가하거나 감소될 수 있다. 예를 들면, 돌출 핀(63)들의 수는 기판(200)들의 형상, 관통 포켓(61)들의 형상 등에 따라 달라질 수 있다. 가이드부(13)의 돌출 핀(63)들이 관통 포켓(61)들에 수용되는 기판(200)들의 저면들을 지지함으로써, 기판(200)들이 가이드부(13)에 수용될 수 있다. 관통 포켓(61)들과 돌출 핀(63)들을 포함하는 가이드부(13)에 기판(200)들이 수용될 경우에는, 기판(200)들의 저면들이 노출될 수 있기 때문에 기판(200)들의 제2 면들 상에 보다 용이하게 박막들을 형성할 수 있다. 즉, 관통 포켓(61)들 및 돌출 핀(63)들을 포함하는 가이드부(13)를 구비하는 몸체(11)에 적재되는 기판(200)들은 각기 저면이 노출될 수 있기 때문에, 각 기판(200)의 저면 상으로 반응 가스가 원활하게 제공됨에 따라 각 기판(200)의 저면 상에 용이하게 박막을 형성할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 가이드부(13)의 돌출 핀(63)들은 각기 세라믹, 금속, 흑연, 탄소-탄소 복합 재료, 아노다이징 처리된 재료, 세라믹 코팅된 재료 등을 포함할 수 있다. 예시적인 일 실시예에 따르면, 상기 박막 형성을 위한 공정을 수행하는 동안 각 기판(200)의 저면 상에 원활하게 박막을 형성하기 위하여 가이드부(13)의 각 돌출 핀(63)은 금속이나 흑연과 같은 도전성 재료를 포함할 수 있다.
도 10은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 에어 순환부를 설명하기 위한 평면도이고, 도 11 및 도 12는 도 10의 에어 순환부를 이용하여 기판 적재용 트레이에 적재되는 기판을 이송하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 10 내지 도 12에 있어서, 도 1을 참조하여 설명한 부재들과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 부호들을 사용한다.
도 10을 참조하면, 기판 적재용 트레이의 에어 순환부(91)는 기판(200)들을 기판 적재용 트레이의 몸체(11)의 상부에서 이송하는 과정 동안에 기판(200)들의 제2 면들로 에어를 순환시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 기판 적재용 트레이의 몸체(11)의 제1 면 상으로 기판(200)들을 이송하는 과정에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이로부터 기판(200)들을 언로딩(unloading)할 때, 기판(200)들의 저면들과 상기 기판 적재용 트레이의 몸체(11)의 제1 면 사이에서 공기 저항이 발생할 수 있으며, 이러한 공기 저항에 의해 기판(200)들이 상기 기판 적재용 트레이로부터 원활하게 언로딩되지 않을 수 있다. 즉, 기판(200)들을 상기 기판 적재용 트레이의 몸체(11)로부터 언로딩시킬 경우에, 기판(200)들의 저면들에 순간적으로 가해지는 공기 저항으로 인하여 기판(200)들이 상기 기판 적재용 트레이로부터 이탈되지 않는 현상이 발생할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 에어 순환부(91)가 상기 기판 적재용 트레이의 몸체(11)의 제1 면으로부터 기판(200)들을 언로딩할 때 기판(200)들의 저면들에 에어를 순환시켜 기판(200)들에 가해지는 공기 저항을 감소시킬 수 있다. 그 결과, 상기 기판 적재용 트레이로부터 기판(200)들을 보다 용이하게 언로딩시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 에어 순환부(91)는 몸체(11)의 제2 면(예를 들면, 저면)으로부터 몸체(11)의 제1 면까지 연장되는 에어 홀(91a)들 및 에어 홀(91a)들에 각기 연통되는 에어 패스(91b)들을 포함할 수 있다. 에어 홀(91a)들은 기판(200)들이 미리 정해진 위치들에 배치될 때, 외부로부터 기판(200)들의 저면들로 에어를 자연적으로 제공할 수 있다. 예를 들면, 각 에어 홀(91a)은 실질적으로 각 기판(200)의 중앙부 아래에 위치할 수 있다. 에어 패스(91b)들은 각기 각 에어 홀(91a)에 연결되는 홈의 형상을 가질 수 있다. 또한, 에어 패스(91b)들은 몸체(11)의 제1 면 상에서 에어 홀(91a)들을 개재하여 서로 연결될 수 있다. 도 10 내지 도 12에 있어서는 에어 순환부(91) 주위에 도 6을 참조하여 설명한 핀(51)들을 포함하는 가이드부(13)가 배치되는 것으로 예시하지만, 도 4를 참조하여 설명한 포켓(31)들을 포함하는 가이드부(13)가 에어 순환부(91)에 인접하여 배치될 수도 있다.
도 11 및 도 12에 도시한 바와 같이, 기판(200)들을 상기 기판 적재용 트레이의 몸체(11)의 제1 면 상부에서 이송시키는 과정에 있어서, 기판(200)들을 상기 기판 적재용 트레이로부터 언로딩시킬 때, 에어 순환부(91)를 통하여 기판(200)들의 저면들로 에어가 자연적으로 공급되게 순환시킬 수 있다. 이에 따라, 기판(200)들의 저면들과 상기 기판 적재용 트레이의 몸체(11)의 제1 면 사이에서 발생되는 공기 저항을 감소시킬 수 있으므로, 상기 기판 적재용 트레이의 몸체(11)로부터 기판(200)들이 용이하게 언로딩될 수 있다. 즉, 상기 기판 적재용 트레이가 에어 순환부(91)를 구비할 경우, 에어 순환부(91)를 통해 자연적으로 순환되는 에어에 의해 기판(200)들이 손상되거나 기판(200)들 상에 형성된 박막들의 손상을 방지하면서 상기 기판 적재용 트레이로부터 기판(200)들을 안정적으로 언로딩시킬 수 있다.
한편, 에어 순환부(91)는 전술한 기판(200)들의 언로딩 과정뿐만 아니라 몸체(11)의 제1 면 상으로 기판(200)들을 로딩시킬 경우에도 기판(200)들의 저면들로 자연스럽게 에어를 순환시킬 수 있다. 이에 따라, 기판(200)들의 저면들에 가해지는 공기 압력으로 인해 기판(200)들의 로딩 과정 동안 발생될 수 있는 기판(200)들이 상기 기판 적재용 트레이의 몸체(11)로부터 슬라이딩되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 그 결과, 기판(200)들의 정확한 위치에 안정적으로 박막들을 형성할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이는 에어 순환부(91)를 구비함으로써, 기판(200)들이나 기판(200)들 상에 형성된 박막들의 손상을 방지하면서 기판(200)들을 보다 용이하고 안정적으로 취급할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 도 1에 도시한 기판 적재용 트레이(100)는 몸체(11)의 제1 면 상에 형성된 세라믹 코팅층(도시되지 않음)을 포함할 수 있다. 이러한 세라믹 코팅층이 몸체(11) 상에 제공될 경우, 기판(200)들 상에 박막들을 형성하는 동안 생성되는 플라즈마에 의해 기판 적재용 트레이(100)에 가해질 수 있는 손상들, 예를 들면, 부식, 식각 손상, 몸체(11)의 휘발(즉, 밀도 저하) 등으로부터 기판 적재용 트레이(100)를 보호할 수 있으며, 동시에 기판 적재용 트레이(100)의 취급 시에도 기판 적재용 트레이(100)가 손상되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들면, 상기 세라믹 코팅층은 알루미늄 산화물(AlOx), 이트륨 산화물(YOx), 지르코늄 산화물(ZrOx) 등과 같은 산화물계 세라믹을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 사용될 수도 있거나 혼합하여 사용될 수 있다. 또한, 상기 세라믹 코팅층은 대기압 플라즈마 용사(APS) 코팅 공정을 이용하여 몸체(11)의 제1 면 상에 형성될 수 있다. 한편, 상기 세라믹 코팅층은 고속 산소-연료 용사(HVOF) 공정, 진공 플라즈마 용사(VPS) 공정, 키네틱 분사(kinetic spray) 코팅 공정 등을 이용하여 몸체(11) 상에 형성될 수도 있다. 예시적인 일 실시예에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 산화물계 세라믹으로 구성된 용사 코팅용 분말들을 사용하는 대기압 플라즈마 용사 코팅 공정을 이용하여 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11) 상으로 분사하여 수득될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 세라믹 코팅층은 전술한 산화물계 세라믹 이외에도 알루미늄 질화물(AlNx), 실리콘 탄화물(SiCx) 등과 같은 비산화물계 세라믹을 포함할 수도 있다. 상기 세라믹 코팅층이 비산화물계 세라믹을 포함할 경우에는, 키네틱 분사 코팅 공정, 에어로졸 증착 공정 등을 이용하여 몸체(11) 상에 상기 세라믹 코팅층을 형성할 수 있다.
상기 세라믹 코팅층이 약 100㎛ 미만의 두께를 가질 경우, 몸체(11)의 일부 상에는 상기 세라믹 코팅층이 충분하게 형성되지 않을 수 있으므로, 몸체(11)가 노출되거나 상기 세라믹 코팅층의 표면에 핀 홀(pin hole)이 발생할 수도 있으며, 상기 박막을 형성하기 위한 고온 공정과 플라즈마에 의해 상기 세라믹 코팅층이 손상될 수 있다. 한편, 상기 세라믹 코팅층이 약 400㎛를 초과하는 두께를 가질 경우에는, 몸체(11)와 상기 세라믹 코팅층 사이의 접착력이 저하되어 상기 세라믹 코팅층이 몸체(11)로부터 박리될 수 있다. 또한, 기판 적재용 트레이(100)의 상부 표면의 평탄도를 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 기판 적재용 트레이(100)의 중심 부위가 휘어질 수도 있다. 이러한 문제점들을 고려하여, 상기 세라믹 코팅층은 몸체(11)의 제1 면을 기준으로 약 100㎛ 내지 약 400㎛ 정도의 두께로 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 몸체(11)의 제1 면과 측면들 상에 형성될 수 있다. 또한, 상기 세라믹 코팅층은 몸체(11)의 제2 면의 테두리 부분(즉, 저면의 주변부) 상에도 형성될 수 있다. 기판(200)들 상에 박막들을 형성하는 동안 고온 및 플라즈마에 노출되는 부분이 몸체(11)의 제1 면과 측면들 그리고 몸체(11)의 제2 면의 주변부이기 때문에, 상기 세라믹 코팅층이 몸체(11)의 제1 면, 측면들 및 제2 면의 주변부 상에 형성될 경우에는 상기 박막을 형성하는 공정 동안 몸체(11)를 효과적으로 보호할 수 있다. 즉, 기판 적재용 트레이(100)가 몸체(11) 상에 형성된 상기 세라믹 코팅층을 포함할 수 있기 때문에, 상기 세라믹 코팅층이 상기 박막을 형성하는 공정 동안 고온 및 플라즈마로 인하여 몸체(11)가 부식되거나 또는 식각되는 현상을 방지할 수 있다. 상기 세라믹 코팅층을 포함하는 기판 적재용 트레이(100)는 고온 및 플라즈마 분위기 하에서도 물리적인 특성들을 안정적으로 유지할 수 있기 때문에, 기판 적재용 트레이(100)의 수명(life time)을 연장시킬 수 있고, 기판 적재용 트레이(100)를 보다 용이하게 취급할 수 있다. 또한, 기판 적재용 트레이(100)의 평탄도를 향상시키면서 그 변형을 충분하게 방지함으로써, 기판 적재용 트레이(100)를 이용하여 기판(200)들을 가열할 때 열전달의 균일성을 확보할 수 있고, 기판(200)들의 가열 효율을 지속적으로 유지할 수 있다.
한편, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11) 상에 상기 세라믹 코팅층을 형성할 경우에 상기 세라믹 코팅층의 일부에 핀 홀이 발생할 수도 있다. 이와 같은 세라믹 코팅층에 발생한 핀 홀일 발생할 경우, 상기 박막을 형성하는 공정 동안 상기 핀 홀 부분에 일시적으로 전하 및 전류가 집중되어 아킹이 발생하는 원인으로 작용할 수 있다. 이러한 점을 고려하여, 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이(100)는 상기 세라믹 코팅층에 발생된 핀 홀을 커버하는 세라믹 본딩재로 구성된 표면 처리층(도시되지 않음)을 추가적으로 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 표면 처리층은 상기 세라믹 코팅층의 핀 홀을 실질적으로 채울 수 있다. 예를 들면, 상기 표면 처리층의 세라믹 본딩재는 물, 산, 알칼리, 오일, 용제 등에 우수한 저항성을 갖는 무기질 물질이 혼합된 산화물계 세라믹으로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 상기 세라믹 코팅층의 핀 홀과 같은 결함을 보완할 수 있는 상기 표면 처리층은 상기 세라믹 코팅층의 핀 홀이 발생한 부위에 세라믹 본딩재를 도포한 후, 상온에서 약 24시간 동안 자연 경화 과정을 수행하여 수득될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 상기 표면 처리층은 상기 세라믹 본딩재를 도포한 후에 상온 내지 약 50℃ 정도의 온도에서 약 30분 내지 90분 동안 탈지 과정 또는 탈수 과정을 수행한 다음, 약 100℃ 내지 약 200℃ 정도의 온도에서 약 60분 내지 약 180분 동안 고온 경화시킴에 의해 수득될 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표면 처리층은 상기 세라믹 본딩재를 도포한 후에 약 100℃ 내지 약 200℃ 정도의 온도에서 약 60분 내지 180분 동안 고온 경화 과정만을 수행하여 수득될 수도 있다. 다시 말하면, 상기 세라믹 본딩재로 이루어지는 표면 처리층은 자연 경화 과정을 수행하거나, 탈지 과정 또는 탈수 과정과 고온 경화 과정을 연속적으로 수행하거나, 고온 경화 과정만을 수행함에 의해 형성될 수 있다. 전술한 탈수 과정 또는 탈지 과정이 약 30분미만의 시간 동안 수행될 경우에는 상기 세라믹 본딩재의 원활한 탈수 또는 탈지가 이루어지지 않을 수 있는 반면, 약 90분을 초과하여 수행하면 상기 표면 처리층을 형성하는 공정의 효율이 저하될 수 있다. 또한, 상기 고온 경화 과정이 약 100℃ 미만의 온도에서 수행될 경우, 상기 세라믹 본딩재의 경화가 원활하게 이루어지지 않을 수 있는 반면, 약 200℃를 초과하는 온도에서 수행하면 상기 세라믹 본딩재의 모재의 탄소가 경화가 이루어지는 도중에 이산화탄소로 변화되어 상기 세라믹 본딩재의 모재의 밀도가 저하될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이(100)는 상기 세라믹 코팅층 이외에도 상기 세라믹 코팅층의 핀 홀과 같은 결함을 커버할 수 있는 상기 표면 처리층을 구비할 수 있으므로, 상기 박막을 형성하는 공정 동안 안정적으로 물리적인 특성들을 유지할 수 있다. 다만, 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)의 제1 면에 상기 세라믹 코팅층을 형성할 경우에, 에어 순환부(91)의 에어 패스(91b)의 입구와 측면들이 연결되는 부분이 실질적으로 수직하게 배치되면, 이러한 연결 부분에 응력이 집중될 수 있으며, 그 결과 몸체(11)로부터 상기 세라믹 코팅층이 박리될 수도 있다.
도 13 내지 도 15는 도 10의 D-D' 선을 따른 에어 순환부의 에어 패스를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 13 내지 도 15에 도시한 바와 같이, 홈 구조를 갖는 에어 패스(91b)의 입구와 측면들이 연결되는 부분(121)을 경사지게 형성함으로써, 에어 패스(91b)의 입구와 측면들이 연결되는 부분(121)에 집중되는 응력을 분산시킬 수 있다. 이에 따라, 에어 패스(91b)의 입구와 측면들이 연결되는 부분(121)으로부터 상기 세라믹 코팅층이 박리되는 현상을 충분히 억제할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 에어 패스(91b)의 입구와 측면들이 연결되는 부분(121)은, 도 13에 참조 부호 121로 나타낸 바와 같이, 몸체(11)를 향해 하방으로 좁아지는 구조로 경사지게 형성될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 에어 패스(91b)의 입구와 측면들이 연결되는 부분(121)은, 도 14에 참조 부호 131로 도시한 바와 같이, 부분적으로 경사지게 형성될 수도 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 에어 패스(91b)의 입구와 측면들이 연결되는 부분(121)은, 도 15에서 참조 부호 141로 나타낸 바와 같이, 실질적으로 라운드진(rounded) 구조로 경사지게 형성될 수도 있다. 한편, 에어 패스(91b)의 단부도 실질적으로 라운드진 형상으로 형성되어 상기 세라믹 코팅층의 박리를 방지할 수 있다.
도 16은 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 확장 구조(extension structure)를 설명하기 위한 평면도이다.
도 16을 참조하면, 복수의 기판 적재용 트레이(100)들이 서로 연결되어 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)를 구현할 수 있다. 즉, 복수의 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들이 서로 연결되어 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)가 제공될 수 있다. 예를 들면, 인접하는 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들을 서로 연결하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)를 형성할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 복수의 기판 적재용 트레이(100)들이 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)를 형성할 경우에는, 하나의 기판 적재용 트레이(100)에 비하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)가 훨씬 넓은 면적을 가질 수 있다. 예를 들면, 약 3mm 내지 약 15mm 정도의 두께와 약 2,000mm×1,000mm 정도의 면적을 갖는 기판 적재용 트레이(100)를 2개를 서로 연결하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)를 형성할 경우, 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)는 약 2,000mm×2,000mm 정도의 크게 증가된 면적을 가질 수 있다.
전술한 바와 같이, 2 이상의 기판 적재용 트레이(100)들이 연결된 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)를 이용하여 보다 많은 기판들을 동시에 처리할 수 있으므로, 태양 전지용 기판의 제조에서 중요한 요인들 중의 하나인 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 17 내지 도 19는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 확장 구조들을 나타내는 부분 단면도들이다.
도 17을 참조하면, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는, 돌출부를 갖는 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체를 실질적으로 약 90도 회전한 "L"자의 형상으로 배치하고, 돌출부를 갖는 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)를 실질적으로 거울상의 "L"자(실질적으로 약 180도 회전한 "L"자)의 형상으로 배치한 후, 기판 적재용 트레이(100)들을 서로 연결하여 형성될 수 있다. 즉, 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 제1 면과 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 제2 면이 동일한 평면상에서 위치하도록 정렬한 다음, 기판 적재용 트레이(100)들의 돌출부들이 실질적으로 중첩되게 연결함으로써, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 구현할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 확장 구조에 있어서, 실질적으로 약 90도 회전한 "L"자의 형상을 갖는 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체와 실질적으로 거울상의 "L"자의 형상을 갖는 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체가 실질적으로 맞물리게 연결될 수 있다. 이 경우, 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 상면들과 몸체들 사이의 계면(165) 상에는 세라믹 코팅층(161)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 세라믹 코팅층(161)은 상기 몸체들의 표면들로부터 상기 몸체들이 실질적으로 수직한 방향을 따라 접촉되는 계면(165)의 중앙부까지 연장될 수 있다. 세라믹 코팅층(161)은 상기 박막 형성 공정 동안 상기 몸체들의 상면으로부터 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들이 접촉되는 계면(165)을 따라 플라즈마가 침투하여 기판 적재용 트레이(100)들을 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 한편, 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들이 연결되는 계면(165)의 하부에는 소정의 공간(163)이 개재될 수 있다. 즉, 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 상부와 중앙부들은 서로 접촉되지만, 상기 몸체들의 하부들은 소정의 간격으로 이격될 수 있다. 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 하부들 사이에 제공되는 공간(163)은 상대적으로 고온에서 수행되는 박막 형성 공정 동안 기판 적재용 트레이(100)들이 수축 및/또는 팽창하는 현상을 수용하여 기판 적재용 트레이(100)들이 손상을 입는 것을 방지할 수 있다. 이러한 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들 사이의 계면(165)의 중앙부와 하부에는 세라믹 코팅층(161)이 형성되지 않을 수 있다.
도 18을 참조하면, 다른 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 확장 구조는, 약 90도 회전한 "U"자의 형상의 홈을 갖는 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)를 배치하고, 그 측부의 중앙에 돌출부를 갖는 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)를 배치한 다음, 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 홈에 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 돌출부를 삽입하여 구현될 수 있다. 이 경우, 상기 몸체들의 제1 면들은 실질적으로 동일한 평면 상에 위치할 수 있으며, 상기 몸체들의 제2 면들도 실질적으로 동일한 평면 상에 위치할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 돌출부의 길이가 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 홈의 깊이 보다 실질적으로 작을 수 있다. 따라서, 상기 몸체들의 측부들 사이에는 소정의 공간(173)이 제공될 수 있다. 이러한 몸체들 사이의 공간(173)은 상대적으로 고온에서 수행되는 공정 동안에 기판 적재용 트레이(100)들의 수축 및/또는 팽창을 수용하여 기판 적재용 트레이(100)들의 손상을 방지할 수 있다. 또한, 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 상면들과 상기 몸체들의 상부 계면(175) 상에는 세라믹 코팅층(171)이 형성될 수 있다. 예를 들면, 세라믹 코팅층(171)은 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 상면으로부터 상기 몸체들이 접촉되는 계면(175)의 상부까지 연장될 수 있다. 즉, 세라믹 코팅층(171)은 상기 몸체들이 접촉되는 중앙부들과 하부들 사이에는 형성되지 않을 수 있다. 세라믹 코팅층(171)은 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체(11)들 상면으로부터 게면(175)을 따라 플라즈마가 침투하여 기판 적재용 트레이(100)를 손상시키는 것을 방지할 수 있다.
비록 도 18에 예시한 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 홈에 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 돌출부를 삽입하여 구현되지만, 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체가 2 이상의 홈들을 포함할 수 있고, 이러한 홈들에 대응하여 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체가 2 이상의 돌출부들을 가질 수도 있다. 예를 들면, 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)의 측부를 실질적으로 "E"자의 형상으로 마련하고, 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체(11)의 측부에 2개의 돌출부들을 형성하여, 기판 적재용 트레이(100)들을 연결함으로써 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 구현할 수도 있다. 이 경우, 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 홈들 또는 돌출부들의 치수들은 기판 적재용 트레이(100)들의 치수들에 따라 달라질 수 있다. 또한, 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 홈들의 숫자가 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 돌출부들의 숫자에 대응되지 않을 수도 있다. 즉, 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 홈들의 숫자가 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 돌출부들의 숫자보다 작거나 클 수 있다.
도 19를 참조하면, 또 다른 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체의 측부가 실질적으로 90도 회전한 "L"자의 형상을 가지고, 다른 하나의 기판 적재용 트레이(100)의 몸체가 실질적으로 거울상의 "L"자 형상을 가지는 기판 적재용 트레이(100)들을 나사와 같은 결합 부재(187)를 사용하여 연결함으로써 제공될 수 있다. 여기서, 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 상면들과 저면들은 각기 실질적으로 동일한 평면들 상에 위치할 수 있다. 따라서 결합 부재(187)는 상기 몸체들의 상면들로부터 저면들까지 관통할 수 있다.
도 19에 예시한 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 상면들, 결합 부재(187)의 상면 및 상기 몸체들이 접촉되는 계면(185)의 상부 상에는 세라믹 코팅층(181)이 형성될 수 있다. 또한, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 하부들 사이에는 소정의 공간(183)이 개재되어 이격될 수 있다. 이 경우, 세라믹 코팅층(181)과 공간(183)은 각기 도 17을 참조하여 설명한 세라믹 코팅층(161)과 공간(163)과 실질적으로 동일하거나 실질적으로 유사한 기능을 수행할 수 있다. 예를 들면, 세라믹 코팅층(181)은 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들 상면으로부터 계면(185)을 따라 플라즈마가 침투하여 기판 적재용 트레이(100)들을 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들 사이의 공간(183)은 고온 공정 동안 기판 적재용 트레이(100)들의 수축이나 팽창을 수용할 수 있다. 한편, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들 사이의 계면(185)의 중앙부와 하부 상에는 세라믹 코팅층(181)이 형성되지 않을 수 있다.
도 17 내지 도 19를 참조하여 설명한 기판 적재용 트레이의 확장 구조들에 있어서, 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들 사이에서 서로 통전이 이루어지지 않으면 상기 기판들 상에 박막들이 불균일하게 형성될 수 있기 때문에, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들을 접지시킬 수 있다. 이러한 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 접지를 위하여 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들이 접촉되는 계면들(165, 175, 185)의 일부에는 세라믹 코팅층들(161, 171, 181)이 형성되지 않을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이는 탄소-탄소 복합 재료로 구성되는 몸체를 포함하기 때문에, 플라즈마 분위기 하의 고온 공정에서도 물리적 특성을 안정적으로 유지할 수 있을 뿐만 아니라, 큰 면적으로의 확장이 가능하기 때문에 보다 많은 숫자의 기판들을 동시에 처리할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 적재용 트레이는 탄소-탄소 복합 재료를 함침(impregnation) 공정, 열처리 공정, 적층 공정, 몰딩 공정, 결정화 공정, 가이드부 형성 공정, 세라믹 코팅층의 형성 공정 등을 순차적으로 수행하여 수득될 수 있다.
다시 도 16을 참조하면, 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)를 형성할 경우에, 서로 연결되는 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들을 고정시킬 필요가 있다. 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)의 기판 적재용 트레이(100)들의 연결되는 몸체들을 고정시키지 않을 경우, 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들 사이가 원하지 않게 벌어지거나, 상기 몸체들 상면들 사이에 단차들이 발생될 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)는 서로 연결되는 기판 적재용 트레이(100)의 몸체들을 고정시키는 연결-고정 부재(300)를 추가적으로 구비할 수 있다. 예를 들면, 복수의 연결-고정 부재(300)들이 인접하는 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 주변부들을 연결하고 고정시킬 수 있다. 따라서 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)의 구조적인 안정성을 향상시킬 수 있다. 도 16에 도시한 기판 적재용 트레이의 확장 구조(400)는 2개의 연결-고정 부재(300)들을 포함하지만. 연결-고정 부재(300)들의 숫자는 기판 적재용 트레이(100)의 사이즈에 따라 증가하거나 감소될 수 있다.
도 20 내지 도 22는 본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 연결 고정 부재들을 설명하기 위한 단면도들이다. 도 20 내지 도 22에 있어서, 도 16과 동일한 부재들에 대해서는 동일한 참조 부호들을 사용한다.
도 20을 참조하면, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 연결 고정 부재는 수용부(330a)와 삽입부(330b)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 연결 고정 부재의 수용부(330a)는 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 주변부들에 형성된 리세스들을 포함할 수 있다. 이러한 리세스들에 의해 상기 몸체들의 주변부들 사이에는 단차부가 형성될 수 있다. 상기 연결 고정 부재의 삽입부(330b)는 수용부(330a)의 리세스들에 끼워지는 돌기들을 구비할 수 있다. 예를 들면, 삽입부(330b)는 실질적으로 약 180도 회전한 "U"자의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 리세스들을 포함하는 수용부(330a)도 삽입부(330b)에 대응하여 실질적으로 약 180도 회전한 "U"자의 형상을 가질 수 있다. 도 20에 예시한 기판 적재용 트레이의 확장 구조에 있어서, 상기 연결 고정 부재의 삽입부(330b)가 수용부(330a)에 결합됨으로써, 인접하는 기판 적재용 트레이(100)들이 서로 연결 및 고정될 수 있다. 여기서, 수용부(330a)의 리세스들의 폭들은 각기 삽입부(330b)의 돌기들의 폭들과 실질적으로 유사하거나 실질적으로 클 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 연결 고정 부재의 수용부(330a)는 기판 적재용 트레이(100)들 몸체들의 주변부들을 소정의 폭들로 부분적으로 제거하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 연결 고정 부재의 삽입부(330b)는 기판 적재용 트레이(100)의 몸체와 실질적으로 동일하거나 실질적으로 유사한 재료로 이루어질 수 있다. 이러한 수용부(330a)에 삽입부(330b)를 삽입함으로써, 기판 적재용 트레이(100)들이 연결되어 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 형성할 수 있다. 여기서, 상기 연결 고정 부재가 전술한 구조를 가지기 때문에 기판 적재용 트레이(100)들을 연결 안정성을 향상시킬 수 있다.
도 21을 참조하면, 다른 예시적인 실시예들에 따른 연결 고정 부재는 수용부(340a), 삽입부(340b) 및 결합부(340c)를 포함할 수 있다. 수용부(340a)는 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 상측 단부들을 부분적으로 제거하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 인접하는 2개의 몸체들이 하나의 수용부(340a)를 공유할 수 있다. 삽입부(340b)는 수용부(340a)에 삽입 및 고정될 수 있다. 삽입부(340b)는 수용부(340a)와 실질적으로 유사하거나 실질적으로 작은 치수를 가질 수 있다. 결합부(340c)는 인접하는 2개의 몸체들의 저면으로부터 삽입부(340b)까지 형성될 수 있다. 예를 들면, 결합부(340c)는 상기 몸체들을 관통하여 삽입부(340b)에 매립되는 나사들 또는 핀들을 포함할 수 있다. 도 21에 있어서는, 결합부(340c)가 2개의 나사들을 포함하는 것으로 예시하지만, 결합부(340a)를 구성하는 나사들의 수는 기판 적재용 트레이(100)들의 치수들에 따라 달라질 수 있다. 이와 같이, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조가 도 21에 예시한 바와 같은 연결 고정 부재를 구비할 경우에는, 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들을 보다 안정적으로 연결 및 고정시킬 수 있다.
도 22를 참조하면, 또 다른 예시적인 실시예들에 따른 연결 고정 부재는 상부 수용부(350a), 하부 수용부(351a), 상부 삽입부(350b), 하부 삽입부(351b) 및 결합부(353)를 구비할 수 있다. 상부 수용부(350a)는 인접하는 기판 적재용 트레이(100)들의 몸체들의 상측 단부들에 형성될 수 있으며, 하부 수용부(351a)는 인접하는 몸체들의 하측 단부들에 제공될 수 있다. 즉, 인접하는 2개의 몸체들이 각기 하나의 상부 수용부(350a)와 하나의 하부 수용부(351a)를 공유할 수 있다. 여기서, 상부 수용부(350a)의 치수는 하부 수용부(351)와 동일할 수도 있지만, 상이할 수도 있다. 상부 삽입부(350b)와 하부 삽입부(351b)는 각기 상부 수용부(350a) 및 하부 수용부(351a)에 삽입되어 고정될 수 있다. 상부 및 하부 삽입부(350b, 351b)는 각기 상부 및 하부 수용부(350a, 351a)와 실질적으로 유사하거나 실질적으로 작은 치수를 가질 수 있다. 결합부(353)는 하부 삽입부(351b)와 상기 몸체들의 일부들을 관통하여 상부 삽입부(350b)에 매립될 수 있다. 예를 들면, 결합부(353)는 하부 삽입부(351b)로부터 상부 삽입부(350b)의 일부까지 연장되는 나사들 또는 핀들을 포함할 수 있다. 이러한 결합부(353)의 나사들의 수는 기판 적재용 트레이(100)의 치수에 따라 증가하거나 감소될 수 있다. 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조가 도 22에 예시한 바와 같은 연결 고정 부재를 구비할 경우, 기판 적재용 트레이(100)들을 훨씬 안정적으로 연결 및 고정시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 따른 연결 고정 부재들에 있어서, 도 20에 도시한 삽입부(330b)의 상면, 도 21에 도시한 삽입부(340b)의 상면 및 도 22에 도시한 상부 삽입부(350b)의 상면은 각기 연결되는 몸체들의 상면과 실질적으로 동일한 평면 상에 위치할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 도 20에 도시한 삽입부(330b)의 상면, 도 21에 도시한 삽입부(340b)의 상면 및 도 22에 도시한 상부 삽입부(350b)의 상면은 각기 연결되는 몸체들의 상면으로부터 소정의 높이로 돌출 될 수도 있다. 또한, 도 22에 도시한 하부 삽입부(351b)의 저면은 상기 몸체들의 저면들과 실질적으로 동일한 평면 상에 위치할 수 있지만, 상기 몸체들의 저면들로부터 소정의 높이로 하방으로 돌출될 수도 있다. 한편, 도 21에 도시한 결합부(340c)의 저면 및 도 22에 도시한 결합부(353)의 저면은 연결되는 몸체들의 저면과 실질적으로 동일한 평면 상에 위치할 수도 있으며, 상기 몸체들의 저면으로부터 소정의 높이로 하방으로 돌출될 수도 있다.
다른 예시적인 실시예들에 따르면, 도 20에 도시한 삽입부(330b), 도 21에 도시한 삽입부(340b), 도 22에 도시한 상부 삽입부(350b) 및 하부 삽입부(351b)는 각기 아킹 방지를 위하여 세라믹, 세라믹 코팅 처리된 금속, 흑연 등을 사용하여 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이를 연결하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 형성할 경우, 서로 연결되는 기판 적재용 트레이의 몸체들을 하나 이상의 연결 고정 부재를 사용하여 연결시킴으로써, 연결되는 기판 적재용 트레이의 몸체들 사이가 벌어지거나, 기판 적재용 트레이의 몸체들 사이에 단차가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 복수의 기판 적재용 트레이들을 연결하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 형성하는 경우라 하여도, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 안정성을 향상시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 실험예들 및 비교예에 따른 기판 적재용 트레이가 갖는 물리적 특성들에 대하여 설명한다.
실험예 1에 따른 기판 적재용 트레이는 직교 이방성 적층 강화물을 사용하여 제조하였으며, 실험예 2에 따른 기판 적재용 트레이는 평직 적층 강화물을 사용하여 제조하였다. 실험예에 따른 기판 적재용 트레이는 부직포 적층 강화물을 사용하여 제조하였으며, 비교예에 따른 기판 적재용 트레이로는 종래의 흑연 소재로 구성된 기판 적재용 트레이를 사용하였다. 이 경우, 실험예 1 내지 실험예 3과 비교예에 따른 기판 적재용 트레이들은 각기 약 7mm 정도의 두께를 기준으로 동일한 면적들을 가졌다. 실험예 1 내지 실험예 3과 비교예에 따른 기판 적재용 트레이들의 물리적인 특성들을 측정한 결과를 다음 표 1에 나타낸다.
표 1
휨 강도[MPa] 쇼어 경도 열팽창 계수[×10-6/℃]
실험예 1 140-160 72-81 0.5-2.0
실험예 2 150-170 70-82 0.2-0.5
실험예 3 130-150 77-85 0.1-0.3
비교예 40-60 45-60 4.8-5.5
휨 강도(flexural strength) 평가
실험예 1 내지 실험예 3과 비교예의 기판 적재용 트레이들에 대하여, [KS L 1591]의 시험 규정에 의거하여 수회에 걸쳐 휨 강도를 측정하였다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실험예 1에 따른 기판 적재용 트레이의 휨 강도는 약 140MPa 내지 약 160MPa 정도였고, 실험예 2에 따른 기판 적재용 트레이의 휨 강도는 약 150MPa 내지 약 170MPa 정도였다. 실험예 3에 따른 기판 적재용 트레이의 휨 강도는 약 130MPa 내지 약 150MPa 정도였으며, 비교예에 따른 기판 적재용 트레이의 휨 강도는 약 40MPa 내지 약 60MPa 정도였다.
실험예 1 내지 실험예 3과 비교예에 따른 기판 적재용 트레이들의 휨 강도 측정 결과로부터, 본 발명에 따른 기판 적재용 트레이들이 종래의 기판 적재용 트레이에 비해 적어도 3배 이상의 향상된 휨 강도를 가지는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기판 적재용 트레이는 종래의 흑연 소재로 구성된 기판 적재용 트레이에 비하여 상대적으로 얇은 두께를 가지면서도 훨씬 넓은 면적을 가질 수 있으면서도, 크게 향상된 강도를 가질 수 있음을 확인할 수 있다.
쇼어 경도(Shore hardness) 평가
실험예 1 내지 실험예 3과 비교예에 따른 기판 적재용 트레이들에 대하여, [KS B 0807]의 시험 규정에 의거하여 수회에 걸쳐 쇼어 경도를 측정하였다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실험예 1에 따른 기판 적재용 트레이의 쇼어 경도는 약 72 내지 약 81 정도였고, 실험예 2에 따른 기판 적재용 트레이의 쇼어 경도는 약 70 내지 약 82 정도였다. 실험예 3예에 따른 기판 적재용 트레이의 쇼어 경도는 약 77 내지 약 85 정도였으며, 비교예에 따른 기판 적재용 트레이의 쇼어 경도는 약 45 내지 약 60 정도였다.
실험예 1 내지 실험예 3과 비교예에 따른 기판 적재용 트레이들의 쇼어 경도 측정 결과로부터, 본 발명에 따른 기판 적재용 트레이들이 종래의 기판 적재용 트레이에 비해 보다 우수한 쇼어 경도 특성을 갖는 점을 확인할 수 있다.
열팽창 계수(Thermal expansion coefficient) 평가 단위(× 10 -6 /℃)
실험예 1 내지 실험예 3과 비교예에 따른 기판 적재용 트레이들에 대하여, 약 1,200℃ 정도의 온도에서 [KS M ISO 12987]의 시험 규정에 의거하여 수회에 걸쳐 열팽창 계수를 측정하였다.
상기 표 1에 나타낸 바와 같이, 실험예 1에 따른 기판 적재용 트레이의 열팽창 계수는 약 0.5× 10-6/℃ 내지 약 2.0× 10-6/℃ 정도였고, 실험예 2에 따른 기판 적재용 트레이의 열팽창 계수는 약 0.2× 10-6/℃ 내지 약 0.5× 10-6/℃ 정도였다. 실험예 3에 따른 기판 적재용 트레이의 열팽창 계수는 약 0.1× 10-6/℃ 내지 약 0.3× 10-6/℃ 정도였으며, 비교예에 따른 기판 적재용 트레이의 열팽창 계수는 약 4.8× 10-6/℃ 내지 약 5.5× 10-6/℃ 정도였다.
실험예 1에 따른 기판 적재용 트레이의 열팽창 계수 측정 결과로부터, 본 발명에 따른 기판 적재용 트레이들이 종래의 기판 적재용 트레이에 비해 보다 우수한 열팽창 계수를 갖는 것을 확인할 수 있다. 이에 따라, 본 발명에 따른 기판 적재용 트레이는 종래의 흑연 소재의 기판 적재용 트레이에 비해 보다 우수한 열적 내구성을 가짐을 확인할 수 있었다.
도 23은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 태양 전지 기판 적재용 트레이를 나타내는 평면도이고, 도 24는 도 23의 태양 전지 기판 적재용 트레이를 나타내는 단면도이다.
도 23 및 도 24를 참조하면, 기판 적재용 트레이(500)는 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치를 사용하여 태양 전지용 기판 상에 반사 방지막 등과 같은 박막을 형성하는 동안에 복수의 기판(600)들을 적재할 수 있다. 예시적인 실시예들에 있어서, 기판 적재용 트레이(500)는 몸체(511), 세라믹 코팅층(515), 가이드부(513) 등을 구비할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 몸체(511)는 제1 면(예를 들면, 상면), 제2 면(예를 들면, 저면) 및 측면들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)는 실질적으로 평판한 플레이트의 형상을 가질 수 있다. 몸체(511)의 제1 면 상에는 기판(600)들 상에 박막들을 형성하는 공정을 수행하기 위하여 복수의 기판(600)들이 배치될 수 있다. 몸체(511)의 제2 면은 실질적으로 몸체(511)의 아래에 배치되는 열원(도시되지 않음)과 마주할 수 있다. 예를 들면, 몸체(511)의 제2 면에 인접하여 위치하는 상기 열원은 기판 적재용 트레이(500)에 적재된 기판(600)들을 가열하기 위한 가열 플레이트, 가열 램프 등을 포함할 수 있다. 상기 열원은 몸체(511)의 제2 면의 아래 배치될 수도 있지만, 소정의 온도로 기판(600)들을 가열할 수 있는 범위 내에서 몸체(511)에 인접하는 위치에 배치될 수도 있다.
기판(600)들 상에 상기 박막들을 형성하기 위한 공정은 약 300℃ 내지 약 700℃ 정도의 상대적인 고온과 플라즈마 분위기 하에서 수행되기 때문에, 고온 및 플라즈마 분위기 하에서도 안정적으로 물리적인 특성들을 유지할 수 있는 재료를 사용하여 몸체(511)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)는 흑연, 탄소-탄소 복합 재료 등으로 구성될 수 있다. 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)가 탄소-탄소 복합 재료로 이루어질 경우, 몸체(511)는 탄소 섬유 강화 복합 재료를 직조에 의해 제조한 직조물 또는 탄소 섬유 강화 복합 재료를 부직포 형태로 제조한 직조물을 포함할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)는 2 이상의 직조물들이 적층된 강화된 구성을 가질 수 있다. 예를 들면, 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)는 탄소 섬유 강화 복합 재료를 직조에 의해 제조한 2 이상의 직조물들이 적층된 구조를 갖는 평직 적층 강화물을 포함할 수 있다. 또한, 몸체(511)는 능직으로 직조된 2 이상의 직조물들이 적층된 구성을 갖는 능직 적층 강화물 또는 수자직으로 직조된 2 이상의 직조물들이 적층된 수자직 적층 강화물을 포함할 수 있다. 한편, 몸체(511)는 하나의 방향으로 직조된 2 이상의 직조물들을 이방성으로 적층한 구성을 갖는 직교 이방성 적층 강화물을 포함할 수도 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 적재용 트레이(500)는 몸체(511)의 제1 면과 측면 상에 형성된 세라믹 코팅층(515)을 포함할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 세라믹 코팅층(515)은 몸체(511)의 제2 면의 테두리 부위(즉, 주변부) 상에도 형성될 수 있다. 세라믹 코팅층(515)은 흑연 또는 탄소-탄소 복합 재료를 포함하는 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)가 플라즈마 강화 화학 기상 증착 장치를 사용하여 태양 전지용 기판 상에 반사 방지막 등과 같은 박막을 형성하는 공정 동안 고온 및 플라즈마에 의해 부식되거나 식각되는 것을 방지할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 세라믹 코팅층(515)은 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 지르코늄 산화물 등과 같은 산화물계 세라믹을 포함할 수 있다. 이들은 단독으로 또는 서로 조합되어 사용될 수 있다. 또한, 세라믹 코팅층(515)은 대기 플라즈마 용사(APS) 코팅 공정, 고속 산소-연료 용사(HVOF) 공정, 진공 플라즈마 용사(VPS) 공정, 키네틱 분사(kinetic spray) 코팅 공정 등을 이용하여 형성될 수 있다. 예를 들면, 세라믹 코팅층(515)은 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 지르코늄 산화물 등으로 이루어지는 용사 코팅용 분말을 대기 플라즈마 용사 코팅 공정으로 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511) 상으로 분사함으로써 수득될 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에 있어서, 세라믹 코팅층(515)은 전술한 산화물계 세라믹 이외에도 알루미늄 질화물, 실리콘 탄화물 등과 같은 비산화물계 세라믹을 포함할 수도 있다. 세라믹 코팅층(515)이 비산화물계 세라믹을 포함할 경우, 키네틱 분사 코팅 공정, 에어로졸 증착 공정 등을 이용하여 몸체(511) 상에 세라믹 코팅층(515)을 형성할 수 있다.
세라믹 코팅층(515)이 약 100㎛ 미만의 두께를 가질 때, 몸체(511)의 일부 상에 세라믹 코팅층(515)이 충분하게 형성되지 않을 수 있다. 이 경우, 몸체(511)가 노출되거나 또는 세라믹 코팅층(515)에 핀 홀이 발생할 수도 있으며, 아울러 고온 및 플라즈마에 의해 세라믹 코팅층(515)이 손상될 수도 있다. 세라믹 코팅층(515)이 약 400㎛를 초과하는 두께를 가질 때, 몸체(511)와 세라믹 코팅층(515) 사이의 접착력이 저하되어 세라믹 코팅층(515)이 몸체(511)로부터 박리될 수 있으며, 기판 적재용 트레이(500)의 표면의 평탄도를 저하시킬 수 있을 뿐만 아니라 기판 적재용 트레이(500)의 중심부가 휘어질 수도 있다. 따라서 세라믹 코팅층(515)은 몸체(511)의 표면을 기준으로 약 100㎛ 내지 약 400㎛의 두께로 형성될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 세라믹 코팅층(515)은 몸체(511)의 제1 면과 측면 상에 형성될 수 있으며, 또한 몸체(511)의 제2 면의 주변부 상으로 연장될 수 있다. 이에 따라, 세라믹 코팅층(515)은 상기 박막들을 형성하는 공정 동안에 고온 및 플라즈마에 노출되는 몸체(511)의 제1 면, 몸체(511)의 측면 및 몸체(511)의 제2 면의 주변부까지 보호할 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판 적재용 트레이(500)가 몸체(511) 상에 형성된 세라믹 코팅층(515)을 구비할 수 있기 때문에, 기판(600들 상에 박막들을 형성할 때에 고온 및 플라즈마에 의해 몸체(511)가 부식되거나 또는 식각되는 것을 방지할 수 있다. 세라믹 코팅층(515)을 포함하는 기판 적재용 트레이(500)는 고온 및 플라즈마 분위기 하에서도 안정적으로 물리적인 특성들을 유지할 수 있기 때문에, 기판 적재용 트레이(500)의 수명을 연장시킬 수 있고, 기판 적재용 트레이(500)를 보다 용이하게 취급할 수 있을 뿐만 아니라 기판 적재용 트레이(500)의 평탄도의 저하도 충분하게 방지할 수 있다. 그 결과, 기판 적재용 트레이(500)를 이용하여 기판(600)들을 가열할 때, 기판(600)들의 열전달의 균일성 및 가열 효율을 지속적으로 유지할 수 있다.
한편, 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511) 상에 세라믹 코팅층(515)을 형성할 경우, 세라믹 코팅층(515)의 일부에 핀 홀이 발생할 수 있다. 예를 들면, 흑연으로 이루어진 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511) 상에 세라믹 코팅층(515)을 형성할 경우에는, 세라믹 코팅층(515)에 핀 홀이 거의 발생하지 않을 수 있다. 이에 비하여, 탄소-탄소 복합 재료로 이루어진 기판 적재용 트레이(500) 몸체(511) 상에 세라믹 코팅층(515)을 형성할 경우에는, 세라믹 코팅층(515)의 일부에 핀 홀이 발생할 수 있다. 세라믹 코팅층(515)에 핀 홀이 생성될 경우, 상기 박막들을 형성하는 공정 동안에 상기 핀 홀 부분에 일시적으로 전하 및 전류가 집중되어 아킹 현상을 야기할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 세라믹 코팅층(515)의 핀 홀의 생성을 고려하여 상기 핀 홀을 포함하는 세라믹 코팅층(515)의 일부 상에 세라믹 본딩재로 이루어지는 표면 처리층(도시되지 않음)이 추가적으로 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 표면 처리층은 상기 핀 홀을 채우면서 세라믹 코팅층(515)의 일부 상에 형성될 수 있다. 여기서, 상기 표면 처리층의 세라믹 본딩재는 물, 산, 알칼리, 오일, 용제 등에 우수한 저항성을 갖는 무기질 물질이 혼합된 산화물계 세라믹으로 이루어질 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 세라믹 코팅층(515)의 핀 홀이 발생한 부분 상에 상기 세라믹 본딩재를 도포한 후, 상온에서 약 24시간 동안 자연 경화 공정을 수행하여 상기 표면 처리층을 수득할 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 따르면, 세라믹 코팅층(515)의 핀 홀이 발생한 부분 상에 도포된 세라믹 본딩재에 대하여 상온 내지 약 50℃의 온도에서 약 30분 내지 약 90분 동안 탈지 과정 또는 탈수 과정을 수행한 이후, 약 100℃ 내지 약 200℃ 정도의 온도에서 약 60분 내지 약 180분 동안 고온 경화 과정을 수행하여 상기 표면 처리층을 형성할 수 있다. 또 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 세라믹 코팅층(515)의 핀 홀이 발생한 부분 상에 도포된 세라믹 본딩재에 대해 약 100℃ 내지 약 200℃ 정도의 온도에서 약 60분 내지 약 180분 동안 고온 경화 과정만을 수행하여 상기 표면 처리층을 형성할 수도 있다. 즉, 상기 세라믹 본딩재로 구성된 표면 처리층은 자연 경화 과정, 탈지 과정 또는 탈수 과정에 후속하는 고온 경화 과정, 고온 경화 과정 등을 이용하여 형성될 수 있다. 상기 탈수 과정 또는 상기 탈지 과정이 약 30분미만 동안 수행될 경우에는 상기 세라믹 본딩재의 원활한 탈수 또는 탈지가 이루어지지 않을 수 있다. 상기 탈수 과정 또는 상기 탈지 과정이 약 90분을 초과하여 수행되면, 상기 표면 처리층을 형성하는 공정 효율이 저하될 수 있다. 또한, 상기 고온 경화 과정이 약 100℃ 미만의 온도에서 수행될 경우에는, 상기 세라믹 본딩재의 경화가 원활하게 이루어지지 않을 수 있다. 상기 고온 경화 과정이 약 200℃를 초과하는 온도에서 수행될 경우에는, 상기 세라믹 본딩재 내의 탄소가 경화가 이루어지는 도중에 이산화탄소로 변화되어 상기 표면 처리층의 밀도가 저하될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 기판 적재용 트레이(500)는 세라믹 코팅층(515) 이외에도 상기 박막 형성 공정의 결함을 유발할 수 있는 세라믹 코팅층(515)의 핀 홀을 커버할 수 있는 표면 처리층을 포함할 수 있다. 이에 따라, 기판 적재용 트레이(500)는 보다 안정적으로 물리적인 특성들을 유지할 수 있으면서 기판(600)들 상에 결함이 없이 균일하게 박막들을 형성할 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에 있어서, 상기 표면 처리층은 세라믹 본딩재(515)의 핀 홀이 발생한 부분뿐만 아니라 후술하는 바와 같이 몸체(511)의 제1 면 상에 배열되는 가이드부(513)의 핀들의 주변부와 세라믹 코팅층(515)이 형성되지 않는 몸체(511)의 일부 상에도 형성될 수 있다. 또한, 상기 세라믹 본딩재로 구성된 표면 처리층은 세라믹 코팅층(515)이 몸체(511)로부터 박리되기 쉬운 부분들 상에도 형성될 수 있다. 여기서, 세라믹 코팅층(515)이 몸체(511)로부터 박리되기 쉬운 부분들은 가이드부(513)의 핀들이 배치되는 부분들, 후술하는 바와 같이 에어 패스의 입구와 측면이 연결되는 부분들 등으로써 응력이 집중되는 세라믹 코팅층(515)의 일부들에 해당될 수 있다. 상기 표면 처리층을 세라믹 코팅층(515)이 몸체(511)로부터 박리되기 쉬운 부분들 상에도 형성할 경우, 기판(600)들 상에 형성되는 상기 박막들의 균일성을 보다 향상시킬 수 있다.
기판 적재용 트레이(500)를 이용하는 상기 박막 형성 공정 동안에, 기판 적재용 트레이(500) 상에는 복수의 기판(600)들이 적재되기 때문에 몸체(511)의 제1 면 상에 복수의 기판(600)들이 서로 이격되는 소정의 위치들에 배치될 수 있다. 이 경우, 몸체(511) 상에 제공되는 가이드부(513)가 기판(600)들이 몸체(511)의 제1 면 상의 정해진 위치들에 적재되도록 기판(600)들을 가이딩할 수 있다. 예를 들면, 몸체(511)의 제1 면 상에 2장 이상의 기판(600)들이 적재될 때, 가이드부(513)가 기판(600)들을 서로 분리되게 소정의 위치들로 가이딩할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 가이드부(513)는 주로 몸체(511)의 제1 면 상에 적재되는 기판(600)들이 각기 서로 분리되게 수용되도록 몸체(511)의 제1 면에 음각 가공된 포켓(pocket)(531)들을 포함할 수 있다. 예를 들면, 몸체(511)의 일부들을 소정의 형상으로 제거하여 포켓(531)들을 형성할 수 있다. 상기 박막 형성을 위한 공정이 수행될 때에 기판(600)들은 각기 가이드부(513)의 포켓(531)들 내에 수용될 수 있다. 다른 예시적인 실시예들에 있어서, 가이드부(513)는 몸체(511)로부터 소정의 높이로 돌출된 포켓들을 포함할 수도 있다. 예를 들면, 몸체(511)를 양각으로 가공하여 포켓(531)들을 형성할 수도 있다.
도 25는 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이의 가이드부를 나타내는 단면도이다.
도 25를 참조하면, 가이드부(513)는 몸체(511)의 제1 면 상에 적재되는 기판(600)들을 서로 분리되게 수용하도록 몸체(511)의 제1 면 상에 배열되는 핀(pin)(551)들을 포함할 수 있다. 기판(600)들 상에 상기 박막들을 형성하는 공정을 수행할 때, 기판(600)들은 각기 핀(551)들이 한정하는 영역 내에 위치할 수 있다. 예를 들면, 가이드부(513)의 핀(551)들은 각기 세라믹, 금속, 흑연, 탄소-탄소 복합 재료, 아노다이징 처리된 재료, 세라믹 코팅 처리된 재료 등으로 이루어질 수 있다. 가이드부(513)의 핀(551)들이 상기 박막 형성을 위한 공정 동안에 아킹(arcing)을 발생시킬 수 있는 요인으로 작용할 수 있기 때문에, 핀(551)들은 세라믹 또는 세라믹 코팅 처리된 재료로 구성되는 것이 보다 적절할 수 있다.
다른 예시적인 실시예들에 있어서, 기판 적재용 트레이(500)의 가이드부(513)는 홀 형상의 관통 포켓들 및 이러한 관통 포켓들에 수납되는 기판(600)들 저면들을 지지하도록 상기 관통 포켓들의 측면들로부터 돌출되는 돌출 핀들을 포함할 수 있다. 이와 같은 가이드부(513)에 의해 기판(600)들의 저면들이 몸체(511)의 하측 방향으로 노출되게 지지될 수 있다. 상기 관통 포켓들 및 상기 돌출 핀들을 포함하는 가이드부(513)는 기판(600)들의 저면들을 노출시킬 수 있기 때문에, 기판(600)들의 저면들 상에 보다 용이하게 박막들을 형성할 수 있다. 예를 들면, 상기 돌출 핀들은 세라믹, 금속, 흑연, 탄소-탄소 복합 재료, 아노다이징 처리된 재료, 세라믹 코팅 처리된 재료 등을 포함할 수 있다. 상기 박막 형성을 위한 공정을 수행하는 동안, 기판(600)들 상에 상기 박막들이 원활하게 형성될 수 있도록 상기 돌출 핀들은 도전성 재료인 금속을 포함하는 것이 보다 적절할 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판 적재용 트레이(500)는 다양한 구성들을 가지는 가이드부(13)들을 구비할 수 있다. 이에 따라, 기판 적재용 트레이(500)의 구성이 다양한 요구에 맞추어 적절하게 변경될 수 있다.
도 26은 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따른 태양 전지 기판 적재용 트레이의 에어 순환부를 설명하기 위한 평면도이고, 도 27 및 도 28은 도 26의 에어 순환부를 이용하여 기판들을 적재하는 과정을 설명하기 위한 단면도들이다.
도 26을 참조하면, 태양 전지 기판 적재용 트레이의 에어 순환부(591)는 기판(600)들을 각기 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)의 제1 면 상부에서 이송하는 동안 기판(600)들의 저면들 상으로 에어를 제공할 수 있다. 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)의 제1 면으로부터 기판(600)들을 언로딩할 경우, 기판(600)들의 저면들과 몸체(511)의 제1 면 사이에 공기 저항이 발생할 수 있으며, 그 결과 기판(600)들의 원활한 언로딩이 이루어지지 않을 수 있다. 예를 들면, 기판(600)들을 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)로부터 언로딩시킬 때 기판(600)들의 저면들에 순간적으로 발생하는 공기 저항으로 인하여 기판(600)들이 기판 적재용 트레이(500)로부터 이탈되지 않을 수 있다. 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)로부터 기판(600)들을 언로딩할 때, 에어 순환부(591)가 기판(600)들의 저면들 상으로 에어를 제공하여 상술한 공기 저항을 감소시킴으로써 기판(600)들을 원활하게 언로딩시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 에어 순환부(591)는 기판(600)들이 소정의 위치들에 적재될 때 기판(600)들의 저면들로 에어가 자연적으로 제공되도록 몸체(511)의 제2 면으로부터 몸체(511)의 제1 면까지 관통되는 에어 홀(591a) 및 몸체(511)들의 제1 면 상에 에어 홀(591a)과 연통되면서 홈 형상을 갖는 에어 패스(591b)를 구비할 수 있다.
도 27 및 도 28을 참조하면, 기판(600)들을 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)의 상부에서 언로딩시킬 때, 에어 순환부(591)를 통하여 기판(600)들의 저면들 상으로 에어가 자연적으로 공급되게 순환시킬 수 있다. 전술한 바와 같이, 기판(600)들의 저면들과 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511) 사이에서 발생하는 공기 저항이 감소함에 따라, 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)로부터 기판(600)들의 원활하게 언로딩이 이루어질 수 있다. 즉, 에어 순환부(591)를 이용하여 자연적으로 에어를 순환시킴으로써, 기판(600)들을 보다 안정적으로 언로딩시킬 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 에어 순환부(591)는 기판(600)들을 몸체(511) 상에 로딩시킬 경우에도 기판(600)들의 저면들 상으로 자연스럽게 에어를 제공함으로써, 기판(600)들의 저면들에 발생되는 공기 압력으로 인하여 기판(600)들이 몸체(511)로부터 슬라이딩되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다. 이와 같이, 기판 적재용 트레이(500)가 에어 공급부(591)를 구비할 경우, 기판(600)들을 보다 용이하고 안정적으로 취급할 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 적재용 트레이(500)의 몸체(511)의 제1 면 상에 세라믹 코팅층(515)을 형성할 경우, 에어 패스(591b)의 입구와 측면이 연결되는 부분을 수직이 되면 이러한 연결 부분에 응력이 집중될 수 있으며, 그 결과 세라믹 코팅층(515)이 몸체(511)로부터 박리될 수 있다. 따라서 에어 패스(591b)의 홈 형상의 입구와 측면이 연결되는 부분이 하방으로 좁아지는 구조, 실질적으로 라운드된 구조 등과 같이 경사지게 형성함으로써, 에어 패스(591b)의 입구와 측면이 연결되는 부분에 집중되는 응력을 분산시킬 수 있으며, 그 결과 에어 패스(591b)의 입구와 측면이 연결되는 부분에서 세라믹 코팅층(515)이 박리되는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.
도 29는 본 발명의 다른 예시적인 실시예들에 따른 태양 전지 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 나타내는 평면도이고, 도 30은 도 29의 태양 전지 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 세라믹 코팅층을 설명하기 위한 단면도이다.
도 29를 참조하면, 기판 적재용 트레이(500)들의 몸체들을 서로 연결하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)를 형성할 수 있다. 예를 들면, 2개 이상의 기판 적재용 트레이(500)의 몸체들을 서로 연결하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)를 구현할 수 있다. 적어도 2개의 기판 적재용 트레이(500)들의 몸체들을 연결하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)를 형성할 경우, 태양 전지용 기판의 제조에서 중요한 요소로 작용하는 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
도 30을 참조하면, 기판 적재용 트레이(500)들의 몸체들이 서로 연결되어 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)를 형성할 때, 상기 몸체들 상에 형성되는 세라믹 코팅층(515)의 부분들이 상이한 두께들을 가질 수 있다. 예를 들면, 상기 박막을 형성하는 공정 동안에 고온 및 플라즈마에 영향을 상대적으로 크게 받는 부분들인 상기 몸체들의 상면 상에는 세라믹 코팅층(515)이 상대적으로 두껍게 형성될 수 있고, 고온 및 플라즈마에 의한 영향을 상대적으로 작게 받는 부분들인 상기 몸체들의 측면들(F)과 저면들(F')의 주변부들 상에는 세라믹 코팅층(515)이 상대적으로 얇게 형성될 수 있다.
전술한 바와 같이, 기판 적재용 트레이(500)들을 연결하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)를 형성할 경우, 기판 적재용 트레이(500)들의 몸체들이 서로 연결되는 부분들(예를 들면, 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)의 몸체들의 상면들으로부터 저면들까지의 연결되는 부분들(E, E')에도 상기 박막을 형성하는 공정 동안 고온 및 플라즈마에 의한 영향성이 상대적으로 작게 작용하기 때문에 세라믹 코팅층(515)이 상대적으로 얇게 형성될 수 있다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따르면, 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)의 몸체들의 측면들(F) 및 저면들(F')의 주변부들과 상기 몸체들이 서로 연결되는 부분들(E, E') 상의 세라믹 코팅층(515)의 두께가 상기 몸체들의 다른 부분들 상의 세라믹 코팅층(515)의 두께보다 실질적으로 얇을 수 있다. 예를 들면, 상기 몸체들이 서로 연결되는 부분들(E, E') 상의 세라믹 코팅층(515)의 두께는 약 100㎛ 내지 약 200㎛ 정도가 될 수 있으며, 상기 몸체들의 상면들을 포함하는 다른 부분들 상의 세라믹 코팅층(515)의 두께는 약 150㎛ 내지 약 400㎛ 정도가 될 수 있다.
예시적인 실시예들에 있어서, 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)는, 도 29에 도시한 바와 같이, 실질적으로 90도 회전한 "U"자의 형상의 홈을 갖는 하나의 기판 적재용 트레이(500)의 몸체를 배치하고, 다른 하나의 기판 적재용 트레이(500)의 몸체에 돌출부를 형성한 다음, 다른 하나의 몸체의 돌출부를 하나의 몸체의 홈에 삽입하여 형성될 수 있다. 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)가 각기 90도 회전한 "U"자 형상의 홈과 돌출부를 갖는 몸체들을 서로 연결하여 형성될 경우, 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)의 몸체들의 상면들 및 이러한 상면들로부터 하측 방향으로 연결되는 계면 상에는 세라믹 코팅층(515)이 형성될 수 있으며, 상기 몸체들의 측면의 중앙부들은 소정의 공간을 개재하여 서로 이격될 수 있다. 상기 몸체들 사이의 계면 상에 형성되는 세라믹 코팅층(515)은 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)의 몸체들의 상면들로부터 저면들 방향으로 연결되는 계면을 따라 플라즈마가 침투하여 기판 적재용 트레이(500)들을 손상시키는 것을 방지할 수 있다. 또한, 상기 몸체들의 측면들이 부분적으로 이격됨에 따라, 고온 공정 동안에 기판 적재용 트레이(500)들의 수축 및/또는 팽창을 수용할 수 있다. 더욱이, 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)의 몸체들 사이의 계면 상에는 기판 적재용 트레이(500)들의 접촉을 위하여 세라믹 코팅층(515)이 형성되지 않는다. 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)를 형성할 경우, 기판 적재용 트레이(500)들 사이에 통전이 이루어지지 않으면 상기 기판들 상에 상기 박막들이 실질적으로 불균일하게 형성되기 때문에, 기판 적재용 트레이(500)들을 접촉시키면서 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)를 형성할 수 있다. 이러한 접촉을 위하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)의 몸체들의 일부들 상에는 세라믹 코팅층(515)을 형성되지 않을 수 있다.
예시적인 실시예들에 따르면, 기판 적재용 트레이(500)들을 연결하여 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)를 형성할 때, 서로 연결되는 몸체들을 고정하기 위하여 연결 고정 부재(550)가 추가적으로 구비될 수 있다. 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)가 연결 고정 부재(550)를 구비함에 따라, 상기 몸체들의 연결 및 고정 안정성을 향상시킬 수 있으며, 이에 따라 기판 적재용 트레이의 확장 구조(700)의 구조적인 안정성을 개선할 수 있다. 이러한 연결 고정 부재(550)는 도 20 내지 도 22를 참조하여 설명한 연결 고정 부재(300)와 실질적으로 동일하거나 실질적으로 유사한 구성을 가질 수 있다.
이하, 본 발명의 실험예들에 따른 기판 적재용 트레이들의 세라믹 코팅층들의 특성들에 대하여 설명한다.
실험예 4에 있어서, 직교 이방성 적층 강화물로 구성된 몸체 상에 대기 플라즈마 용사 코팅 공정을 이용하여 알루미늄 산화물을 도포하여 세라믹 코팅층을 포함하는 기판 적재용 트레이를 제조하였다. 이 경우, 실험예 4에 따른 세라믹 코팅층의 두께는 약 100㎛ 정도였다. 실험예 5에 있어서, 세라믹 코팅층이 약 250㎛의 두께를 가지는 점을 제외하면 실험예 4와 동일한 기판 적재용 트레이를 제조하였다. 실험예 6에 있어서, 세라믹 코팅층이 약 350㎛ 정도의 두께를 갖는 점을 제외하면 실험예 4와 동일한 기판 적재용 트레이를 제조하였다. 실험예 7에 따르면, 세라믹 코팅층이 약 400㎛ 정도의 두께를 갖는 점을 제외하면 실험예 4와 동일한 기판 적재용 트레이를 제조하였다. 실험예 8에 있어서, 세라믹 코팅층이 약 90㎛ 정도의 두께를 갖는 점을 제외하면 실험예 4와 동일한 기판 적재용 트레이를 제조하였다. 실험예 9에 따르면, 세라믹 코팅층이 약 410㎛ 정도의 두께를 갖는 점을 제외하면 실험예 4와 동일한 기판 적재용 트레이를 제조하였다. 실험예 4 내지 실험예 9에 세라믹 코팅층들을 포함하는 기판 적재용 트레이들의 특성들을 측정한 결과를 다음 표 2에 나타낸다.
표 2
트레이의 평탄도 와이어 휨[mm] 몸체 노출 접착력[MPa]
실험예 4 0.65 1.2 × 6.2
실험예 5 0.71 0.7 × 6.7
실험예 6 0.98 1.5 × 5.8
실험예 7 1.72 2.5 × 5.9
실험예 8 0.68 1.0 ｏ 5.8
실험예 9 2.98 4.5 × 4.5
기판 적재용 트레이의 평탄도 평가
실험예 4 내지 실험예 9에 따른 기판 적재용 트레이들의 평탄도들은 각기 모두 약 25개의 지점들을 측정한 값들의 평균값으로 계산하였다. 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실험예 4에 따른 기판 적재용 트레이의 평탄도는 약 0.65 정도였고, 실험예 5에 따른 기판 적재용 트레이의 평탄도는 약 0.71 정도였다. 실험예 6에 따른 기판 적재용 트레이의 평탄도는 약 0.98 정도였으며, 실험예 7에 따른 기판 적재용 트레이의 평탄도는 약 1.72 정도였다. 실험예 8에 따른 기판 적재용 트레이의 평탄도는 약 0.68 정도였고, 실험예 9에 따른 기판 적재용 트레이의 평탄도는 약 2.98 정도였다.
실험예 4 내지 실험예 9에 따른 기판 적재용 트레이들의 평탄도들을 확인한 결과로부터, 기판 적재용 트레이의 몸체 상에 세라믹 코팅층을 약 400㎛를 초과하는 두께로 형성할 경우에는 기판 적재용 트레이의 평탄도가 저하될 수 있는 점을 확인할 수 있었다.
기판 적재용 트레이의 와이어 휨 평가
기판 적재용 트레이들의 와이어 휨 측정에 있어서, 실험예 4 내지 실험예 9에 따른 기판 적재용 트레이들을 각기 수직으로 세우고, 양측에 와이어를 연결하여 실험예 4 내지 실험예 9에 따른 기판 적재용 트레이들의 각각의 중심 부위의 휘어짐 정도를 측정하였다. 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실험예 4에 따른 기판 적재용 트레이는 약 1.2mm 정도가 휘었고, 실험예 5에 따른 기판 적재용 트레이는 약 0.7mm가 휘었다. 실험예 6에 따른 기판 적재용 트레이는 약 1.5mm가 휘었으며, 실험예 7에 따른 기판 적재용 트레이는 약 2.5mm가 휘었다. 실험예 8에 따른 기판 적재용 트레이는 약 1.0mm가 휘었으며, 실험예 9에 따른 기판 적재용 트레이는 약 4.5mm가 휘었다.
실험예 4 내지 실험예 9에 따른 기판 적재용 트레이들의 와이어 휨 평가 결과로부터, 기판 적재용 트레이의 몸체 상에 세라믹 코팅층을 약 400㎛를 초과하는 두께로 형성할 경우에는, 기판 적재용 트레이가 상대적으로 많이 휘어질 수 있음을 확인할 수 있었다.
기판 적재용 트레이의 몸체(모재) 노출 평가
실험예 4 내지 9에 따른 기판 적재용 트레이의 모재들(몸체들) 노출은 육안 관찰로서 수행되었다. 상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실험예 4 내지 실험예 7 및 실험예 9에 따른 기판 적재용 트레이들의 경우에는 모재들 노출이 확인되지 않았지만, 실험예 8에 따른 기판 적재용 트레이의 경우에는 모재 노출을 확인할 수 있었다.
실험예 4 내지 9에 따른 기판 적재용 트레이의 모재들(몸체들) 노출 평가로부터, 기판 적재용 트레이의 몸체 상에 세라믹 코팅층을 약 100㎛ 미만의 두께로 형성할 경우에는, 모재인 몸체가 노출될 수 있음을 확인할 수 있었다.
세라믹 코팅층의 접착력 평가
상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 실험예 4 내지 실험예 9에 따른 세라믹 코팅층들의 접착력들을 측정한 결과, 실험예 4에 따른 세라믹 코팅층의 접착력은 약 6.2MPa 정도였고, 실험예 5에 따른 세라믹 코팅층의 접착력은 약 6.7MPa 정도였다. 실험예 6에 따른 세라믹 코팅층의 접착력은 약 5.8MPa 정도였으며, 실험예 7에 따른 세라믹 코팅층의 접착력은 약 5.9MPa 정도였다. 실험예 8에 따른 세라믹 코팅층의 접착력은 약 5.8MPa 정도였고, 실험예 9에 따른 세라믹 코팅층의 접착력은 약 4.5MPa 정도였다.
실험예 4 내지 실험예 9에 따른 세라믹 코팅층들의 접착력 평가 결과로부터, 기판 적재용 트레이의 몸체 상에 세라믹 코팅층을 약 400㎛를 초과하는 두께로 형성할 경우에는, 상기 몸체에 대한 세라믹 코팅층의 접착력이 저하될 수 있음을 확인할 수 있었다.
전술한 실험예 4 내지 실험예 9로부터, 본 발명에 따른 세라믹 코팅층이 기판 적재용 트레이의 몸체의 상면을 기준으로 약 100㎛ 내지 약 400㎛ 정도의 두께로 형성될 경우, 상기 기판 적재용 트레이의 물리적 특성들을 향상시킬 수 있는 점을 확인할 수 있었다.
상술한 바에 있어서는, 본 발명의 예시적인 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
본 발명의 예시적인 실시예들에 따른 기판 적재용 트레이는 태양 전지용 기판 상에 박막을 형성할 때 플라즈마 환경의 고온 공정에서도 물리적 특성들을 안정적으로 유지할 수 있으며, 보다 많은 숫자의 기판들을 적재할 수 있는 큰 면적을 가질 수 있다. 따라서, 상기 기판 적재용 트레이를 이용하여 상기 기판들 상에 박막들을 형성하는 공정의 신뢰도를 향상시킬 수 있으며, 태양 전기용 기판 제조 공정의 생산성을 향상시킬 수 있다. 또한, 상기 기판 적재용 트레이를 연결하여 용이하게 기판 적재용 트레이의 확장 구조를 형성할 수 있기 때문에, 태양 전기용 기판 제조 공정의 생산성을 보다 향상시킬 수 있다.

Claims (38)

  1. 기판들이 적재되는 제1 면을 구비하는 평판 구조를 가지며, 탄소-탄소 복합 재료 또는 흑연을 포함하는 몸체; 및
    상기 기판들이 각기 소정의 위치들에 적재되도록 상기 몸체 상으로 상기 기판들을 가이딩하는 가이드부를 구비하는 기판 적재용 트레이.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 탄소-탄소 복합 재료는 탄소 섬유 강화 복합 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 몸체는 상기 탄소 섬유 강화 복합 재료를 직조에 의해 제조한 2 이상의 적층된 직조물을 포함하는 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 몸체는 2 이상의 상기 탄소 섬유 강화 복합 재료를 하나의 방향으로 직조한 직조물들을 이방성으로 적층한 직교 이방성 적층 강화물, 2 이상의 평직으로 직조한 직조물들을 적층한 평직 적층 강화물, 2 이상의 능직으로 직조한 직조물들을 적층한 능직 적층 강화물, 또는 2 이상의 수자직으로 직조한 직조물들을 적층한 수자직 적층 강화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 몸체는 상기 탄소 섬유 강화 복합 재료를 부직포의 형상으로 제조한 2 이상의 직조물들을 적층한 부직포 적층 강화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  6. 제1 항에 있어서, 상기 가이드부는, 상기 기판들을 각기 서로 분리되게 수용하기 위하여 상기 몸체에 음각 또는 양각으로 가공된 포켓, 상기 기판들의 외주변들을 따라 배열되는 핀들, 또는 상기 기판들의 저면들을 노출시키는 관통 포켓들 및 상기 관통 포켓들의 내면들로부터 돌출되어 상기 기판들의 저면들을 지지하는 돌출 핀들을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 핀들 및 상기 돌출 핀들은 각기 세라믹, 흑연, 탄소-탄소 복합 재료, 금속, 아노다이징(anodizing) 처리된 재료 또는 세라믹이 코팅 처리된 재료를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판들이 상기 소정의 위치들에 적재될 때, 상기 기판들의 저면들 상으로 에어를 제공하기 위하여 상기 몸체를 관통하는 에어 홀들 및 상기 에어 홀들과 연통되는 홈 형상을 갖는 에어 패스들을 구비하는 에어 순환부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 에어 패스들은 각기 입구와 측면이 연결되는 부분이 경사지게 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  10. 제 1 항에 있어서, 상기 몸체의 제1 면과 측면 및 상기 가이드부 상에 형성되는 세라믹 코팅층을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 알루미늄 산화물(AlOx), 이트륨 산화물(YOx), 알루미늄 질화물(AlNx) 및 실리콘 탄화물(SiCx)로 이루어진 그룹으로부터 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  12. 제 10 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 100㎛ 내지 400㎛의 두께를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  13. 제 10 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 대기 플라즈마 용사(APS) 코팅 공정을 이용하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  14. 제 10 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 상기 몸체의 제1 면에 대향하는 상기 몸체의 제2 면의 주변부까지 연장되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층의 핀 홀을 갖는 부분, 상기 세라믹 코팅층의 응력이 집중되는 부분 또는 상기 세라믹 코팅층이 형성되지 상기 몸체의 부분 상에 형성되며, 세라믹 본딩재를 포함하는 표면 처리층을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  16. 제 15 항에 있어서, 상기 세라믹 본딩재는 알루미늄 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  17. 제 15 항에 있어서, 상기 표면 처리층은 상기 핀 홀을 갖는 부분 상에 상기 세라믹 본딩재를 도포한 후, 100℃ 내지 200℃의 온도에서 60분 내지 180분 동안 고온 경화 공정을 수행하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  18. 제 10 항에 있어서, 2 이상의 상기 몸체들이 연결되어 기판 적재용 트레이의 확장 구조가 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 상기 몸체들이 접촉되는 부분들 상의 상기 세라믹 코팅층의 두께가 상기 몸체들의 다른 부분들 상의 상기 세라믹 코팅층의 두께 보다 얇은 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  20. 제 19 항에 있어서, 상기 몸체들이 접촉되는 부분들 상의 상기 세라믹 코팅층의 두께는 100㎛ 내지 200㎛이고, 상기 몸체들의 다른 부분들 상의 상기 세라믹 코팅층의 두께는 150㎛ 내지 400㎛인 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  21. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들이 통전되도록 상기 몸체들이 접촉되는 부분들 중에서 일부 상에는 상기 세라믹 코팅층이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  22. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 하나의 몸체를 90도 회전한 "L"자의 형상으로 형성하고, 다른 하나의 몸체를 거울상의 "L"자의 형상으로 형성한 후, 상기 몸체들의 돌출부들이 중첩되게 상기 몸체들을 접촉시켜 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 상면들 및 상기 몸체들이 접촉되는 계면의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  24. 제 22 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 하부 측면들 사이에는 소정의 공간이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  25. 제 22 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들이 접촉되는 계면의 중앙부와 하부에는 상기 세라믹 코팅층이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  26. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 하나의 몸체에 삽입부를 형성하고, 다른 하나의 몸체에 돌출부를 형성한 후, 상기 삽입부에 상기 돌출부를 삽입하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  27. 제 26 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 하나의 몸체를 90도 회전한 "U"자의 형상으로 형성하고, 다른 하나의 몸체에 돌출부를 형성한 후, 상기 하나의 몸체에 상기 다른 하나의 몸체의 돌출부를 삽입하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  28. 제 27 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 상면들과 상기 몸체들이 접촉되는 계면의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  29. 제 27 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 하부 측면들 사이에는 소정의 공간이 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  30. 제 27 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들이 접촉되는 계면의 중앙부와 하부 상에는 상기 세라믹 코팅층이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  31. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는, 하나의 몸체를 90도 회전한 "L"자의 형상으로 형성하고, 다른 하나의 몸체를 거울상의 "L"자의 형상으로 형성한 후, 상기 몸체들의 접촉되는 부분들에 결합 부재를 제공하여 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  32. 제 31 항에 있어서, 상기 세라믹 코팅층은 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 상면, 상기 결합 부재의 상면 및 상기 몸체들이 접촉되는 계면의 상부에 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  33. 제 31 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들의 하측 측부들 사이에는 소정의 공간에 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  34. 제 31 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조의 몸체들이 접촉되는 계면의 중앙부와 하부 상에는 상기 세라믹 코팅층이 형성되지 않는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  35. 제 18 항에 있어서, 상기 기판 적재용 트레이의 확장 구조는 서로 연결되는 상기 몸체들을 고정시키기 위한 연결 고정 부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  36. 제 35 항에 있어서, 상기 연결 고정 부재는 서로 연결되는 상기 몸체들의 주변부들에 형성되는 리세스들을 포함하는 수용부 및 상기 수용부에 삽입되는 삽입부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  37. 제 35 항에 있어서, 상기 연결 고정 부재는 서로 연결되는 상기 몸체들의 상측 단부들에 형성되는 수용부, 상기 수용부에 삽입되는 삽입부, 그리고 상기 몸체들의 저면들로부터 상기 삽입부의 일부까지 연장되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
  38. 제 35 항에 있어서, 상기 연결 고정 부재는 서로 연결되는 상기 몸체들의 상측 단부들에 형성되는 상부 수용부, 상기 몸체들의 하측 단부들에 형성되는 하부 수용부, 상기 상부 수용부에 삽입되는 상부 삽입부, 상기 하부 수용부에 삽입되는 하부 삽입부, 그리고 상기 하부 삽입부로부터 상기 상부 삽입부의 일부까지 연장되는 결합부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 적재용 트레이.
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