금속성 기판으로부터 고온 필름 및/또는 소자를 박리시키는 방법 document_id A220623063825

통상의 광전지 소자(photovoltaic devices)(PV 전지) 뿐만 아니라, 디스플레이 및 기타 광전자 소자의 제작은 다수의 고온 공정이 요구된다. 통상의 이러한 소자 대부분은 유리 기판 위에 설치한다. 최근, 가요성 태양전지 소자의 발전에는 금속성 기판, 예를 들면, 스테인레스 강을 넓은 면적에 걸친 가요성 태양 전지(solar cells)의 효율적인 제작에 사용하는 것이 포함된다. 이들 광전지 소자는 유리 기판에 설치되는 통상의 경질 전지(rigid cell)에 대한 대안으로서 다수의 지상 적용에 사용된다. 유사하게는, 가요성 디스플레이가 스테인레스 강 기판 상에 제작되기 시작하였다. 박막 배터리와 같은 기타 기술도 스테인레스 강 기판에서 개발될 수 있다. 금속성 기판, 예를 들면, 스테인레스 강은 다수의 이점을 제공한다. 이들은 25㎛ 이하의 다양한 두께의 롤로서 시판중이며, 따라서 뱃치 방식보다 일반적으로 보다 비용 효율적인 연속 방식으로 가공될 수 있다. 이들은, 소자 제작에 필요한 고온 공정 동안 최소로 변화되면서 이들의 치수 안정성을 유지할 수 있다. 이들은 자성을 가질 수 있고, 따라서 자기장에 의해 가능한 연속 가공이 가능하다. 광전자공학, 에너지 및 기타 분야에서 스테인레스 강 기판의 용도에 대해 다음 문헌을 참고할 수 있다[(i) Cannella, et. al., "Flexible Stainless-Steel Substrates" Information Display June 2005, page 24; (ii) Kessler, et. al., "Monolithically Integrated Cu(IN, Ga)Se2 Thin-Film Solar Modules on Flexible Polymer and Metal Foils", 19th European Photovoltaic Solar Energy Conference, June 7-11, 2004, Paris, France, page 1702: (iii) Baojie, Y., et. al., "High Efficiency Triple-Junction Solar Cells with Hydrogenated Nanocrystalline Silicon Bottom Cell", Conference Record of the IEEE Photovoltaic Specialists Conference (2005), 31st, pages 1456-1459; (iv) Beernink, et. al., "Ultralight amorphous silicon alloy Photovoltaic modules for space applications", Materials Research Society Symposium Proceedings (2002), 730 (Materials for Energy Storage Generation and Transport), Pages 193-198]. 스테인레스 강의 몇몇 단점은, 고가의 화학적-기계적 연마(CMP) 기술에 의해 연마되지 않는다면, 플라스틱 기판 전체에 걸쳐 이의 비중이 높고 비투과성이며 이의 표면 조도가 낮다는 것이다. 우주용(space) 광전지 적용의 경우, 기판으로서 비중이 낮고 투과성이 우수하고 매끄러운 표면을 갖는 고온 플라스틱 필름을 갖는 것이 바람직하다. 디스플레이 적용시, 광학 투과성 및 매끄러운 표면을 갖는 것이 바람직하다. 가요성 PV 소자에 대한 폴리이미드 기판의 용도, 및 박막 태양 전지 및 박막 가요성 회로판을 제작하는 방법은 다음 문헌들을 참조할 수 있다[(i) Beernink, K. J., et. al., "High specific power amorphous silicon alloy photovoltaic modules", Conference Record of the IEEE photovoltaic Specialists Conference (2002), 29th, pages 998-1001; (ii) Guha, S., et. al., "Amorphous silicon alloy solar cells for space applications.", European Commission, [Report] EUR (1998), (EUR 18656, 2nd World Conference on Photovoltaic Solar Energy Conversion, 1988, Volume III, pages 3609-3613; (iii) US Patent 6,3001,158(October 9, 2001)]. 이들의 경량성 이외에, 통상의 중합체성 기판은, 이들이 절연성이기 때문에 소자를 단일 집적화(monolithic integration)킬 수 있다. 산업에서 이들에 의해 고려되어 온 현재 공정의 한가지 변형은 스테인레스 강 호일 위로 캐스팅되는 폴리이미드 필름 상의 광전지이다. 이후, 광전지와 함께 폴리이미드 필름을 당해 공정의 말미에 스테인레스 강 호일로부터 박리시킨다. 이러한 방법은 두 가지 이점을 제공한다. 첫째는, 중합체성 기판의 친숙한 지지체로서의 스테인레스 강의 존재는 고온 가공 동안 중합체의 변형을 어느 정도 제한할 수 있다. 또한, 만약 자성을 갖는다면, 스테인레스 강 기판은 연속식 롤-투-롤 공정(continuous roll-to-roll processing)에 있어서 자기장 사용을 가능케 할 수 있다. 바꿔 말하면, 단지 스테인레스 강 기판 상의 소자의 제작에 사용되는 동일한 장치 및 공정의 사용을 가능케 한다. 둘째, 유전성 폴리이미드 필름의 사용은 비용 효율적인 방식으로 소자의 후속적인 단일 집적화를 가능케 한다. 세 번째의 경제적인 이점은 스테인레스 강의 잠재적인 재활용력이다. 그러나, 이러한 변형은, (i) 박리되지 않은 스테인레스 강 기판으로부터의 폴리이미드 필름의 박리가 170g/cm 정도의 박리력을 필요로 하는데, 이러한 힘은 필름 상단의 부서지기 쉬운 광전지 소자를 손상시킬 것이므로, 아직은 상업상 실행가능성이 없다. 또한, 산업에 사용되는 현행 박리 피복재, 예를 들면, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리에틸렌 아디페이트(PEA) 및 낮은 가교결합 밀도의 실리콘은, 당해 공정 동안 폴리이미드 필름에 가해지는 최고 온도인 425℃의 온도를 견딜 수 없다. 이러한 온도는 폴리이미드 필름 상의 CIGS(구리 인듐 칼륨 디셀렌: Copper Indium Gallium Diselenide) 전지로부터 측정한 허용가능한 효율을 수득하는데 필수적이다. 유사하게는, CdTe-계 PV 전지는 이들의 제작을 위해 동일한 정도의 온도가 필요하다. 미세결정성 실리콘(예: 박막 트랜지스터), 미세결정성 실리콘 및 무정형 실리콘(PV-전지)을 사용하는 소자는 280℃ 이상의 고온 가공을 필요로 한다. 본 발명은 상기한 공정의 변형이 전자 소자 제조 산업에 있어서 상업상 실행가능하도록 이들 문제를 해결한다. 발명의 요약 본 발명은, (i) 폴리실세스퀴옥산 수지의 피복물을 금속성 기판에 도포하고, (ii) 폴리실세스퀴옥산 수지를 경화시키기에 충분한 온도로 피복된 금속성 기판을 가열하고, (iii) 중합체성 필름을 금속성 기판 상의 경화된 피복물에 도포하고, (iv) 추가로, 중합체성 필름을 경화시키기에 충분한 온도로 피복된 금속성 기판을 가열하고, (v) 임의로, 전자 소자를 중합체성 필름 위에 제작하고, (vi) 금속성 기판으로부터 중합체성 필름을 박리시킴을 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 (i) 전자 소자와 금속성 기판 사이에 폴리실세스퀴옥산 수지의 피복물을 도포하고, (ii) 폴리실세스퀴옥산 수지를 경화시키기에 충분한 온도로 피복된 금속성 기판을 가열하고, (iii) 금속성 기판으로부터 전자 소자를 박리시킴을 포함하는 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 (i) 폴리실세스퀴옥산 수지의 피복물을 금속성 기판에 도포하고, (ii) 폴리실세스퀴옥산 수지를 경화시키기에 충분한 온도로 피복된 금속성 기판을 가열하고, (iii) 귀금속 필름을 금속성 기판 상의 경화된 피복물에 도포하고, (iv) 금속성 기판으로부터 귀금속 필름을 박리시킴을 포함하는 방법에 관한 것이다. 각각의 방법에서, 필름 또는 소자를, 산 또는 염기를 사용하여 화학적으로 금속성 기판으로부터 박리시킬 수 있다. 첫 번째 방법에서, 피복된 금속성 기판을 절단한 다음, 금속성 기판에 박리력을 가하여 중합체성 필름으로부터 금속성 기판을 분리시킴으로써, 금속성 기판으로부터 중합체성 필름을 기계적으로 박리시킬 수도 있다. 본 발명의 이러한 특성 및 기타 특성은 발명의 상세한 설명을 고려하여 명백해질 것이다.