KR20140068773A - 스트립 형태의 기판들을 가공하기 위한 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 먼저, 가공 챔버(2) 내에서 회전축(18)을 중심으로 회전 가능하게 지지된 가공 롤(3)을 이용하여 상기 가공 챔버(2) 내에서 스트립 형태의 기판(1)을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 가공 롤(3)의 외면에서는 제 1 스풀(spool)(6)로부터 풀어진(unwound) 기판(1)이 나선형으로 지지되어 연속적으로 가공, 특히 코팅되며, 이때 가공된, 특히 코팅된 상기 기판(1)은 제 2 스풀(7)에 감기게 된다. 연속 통과 공정에서 스트립 형태의 기판들을 그래핀(graphene) 층 또는 나노튜브(nanotube) 층으로 코팅하기 위해서는, 상기 회전축(18)에 대해 기본적으로 평행하게 지향된 가스 흐름(11, 12)을 형성하기 위한 가스 유입/배출 장치(8, 9, 10)가 제안된다. 또한, 본 발명은 스트립 형태의 기판을 가공하기 위한 장치에서 스트립 형태의 기판(1)을 코팅하기 위한 방법에 관한 것이다.

Description

스트립 형태의 기판들을 가공하기 위한 장치 및 방법 {APPARATUS AND METHOD FOR THE TREATMENT OF STRIP-SHAPED SUBSTRATES}
본 발명은 가공 챔버 내에서 회전축을 중심으로 회전 가능하게 지지된 가공 롤을 이용하여 상기 가공 챔버 내에서 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치에 관한 것이며, 상기 가공 롤의 외면에서는 제 1 스풀(spool)로부터 풀어진(unwound) 기판이 나선형으로 지지되어 연속적으로 가공, 특히 코팅되며, 이 경우 가공된, 특히 코팅된 상기 기판은 제 2 스풀에 감기게 된다.
상기와 같은 유형의 장치는 JP 2005-133165 A호에 기술되어 있다. 가공 롤은 원통형 몸체이며, 상기 원통형 몸체는 하우징의 원통형 공동 내에 배치되어 있다.
WO 2011/081440 A2호는 가공 롤이 국부적으로 배스(bath)에 침지되어 있는 장치를 기술한다.
WO 2012/134205 A1호는 스트립 형태의 기판이 공정 챔버를 연속적으로 통과하는 장치를 기술한다. 상기 장치에는 가공 롤이 제공되지 않았다.
US 2012/0234240 A1호 및 US 2011/0195207 A1호 역시 그래핀 코팅 장치(graphene-coating apparatus)를 기술하며, 상기 코팅 장치들에서는 스트립 형태의 기판이 공정 챔버를 통과하게 되며, 상기 기판은 이 공정 챔버에서 코팅된다. 이러한 코팅 공정은 가공 롤 없이 이루어진다.
WO 2012/0287776 A1호는 코팅될 스트립 형태의 기판이 여러 번 편향되는 장치를 기술하며, 이러한 편향은 기판이 그 후에 원호 형태의 공정 챔버를 통해 안내되도록 하기 위해서이며, 이 공정 챔버에서는 상기 기판이 다수의 롤 상에 지지된다. 공정 챔버의 방사상(radial) 외부 벽은 다수의 노즐 헤드를 형성하며, 이 다수의 노즐 헤드를 통해서 공정 가스들은 상기 공정 챔버 내로 유입된다. 공정 가스의 유입은 스트립 형태의 기판의 연장 평면에 대해 횡방향으로 이루어진다.
EP 2 360 293 A1호에도 유사한 장치가 기술되어 있다. 이 장치에서도 기판은 튜브 형태의 공정 챔버 내에서 코팅된다. 하지만, 상기 장치에서는 기판이 다수의 롤 상에서 지지되는 것이 아니라, 하나의 롤 상에 지지된다. 이 장치에서도 마찬가지로 가스 공급은 공정 챔버의 축에 대해 방사상으로 이루어진다.
US 6,630,058 B2호는 목표 대상(target)이 방사 방향(radial direction)으로 가공 롤 옆에 배치되어 있는 스트립 형태의 기판 코팅 장치를 기술한다. 상기 목표 대상으로부터는, 방사 방향으로 기판에 이르는 전도성 물질들이 스퍼터링된다.
GB 2 458 776 A호는 연속하는 기판을 코팅하기 위한 장치를 기술하며, 상기 기판은 연장된 공정 챔버를 통과하게 된다. 기판은 공정 챔버의 한쪽 단부를 통해 유입되었다 그곳에서 다시 밖으로 나온다. 공정 챔버의 다른 한쪽 단부에는 링 모양의 편향 장치가 위치한다. 이 장치에서는 가공 롤이 제공되지 않았다.
US 2011/0315657 A1호는 연속 기판을 코팅하기 위한 코팅 장치를 기술하며, 상기 연속 기판은 편향 과정 없이 공정 챔버를 통과하게 된다.
US 5,932,302호는 탄소 함유 코팅물로 연속 기판을 코팅하기 위한 장치를 기술하며, 이 경우 상기 기판은 가공 롤의 표면을 따라 가이드 된다. 출발 재료들(starting material)은 상기 가공 롤을 목표로 해서 방사 방향으로 운반된다.
US 5,711,814 A호는 얇은 박막을 기판상에 증착하기 위한 방법을 기술하며, 이 경우 회전 전극(rotating electrode)이 제공되었으며, 기판은 상기 회전 전극을 지나서 운반된다. 반응성 가스는 기판 표면과 전극 표면 사이 간극 안으로 운반된다. 상기 간극 위치에서는 플라즈마가 형성되어야 한다.
EP 0 782 176 B1호는 연속적으로 운반된 스트립 형태의 기판상에 층을 증착하기 위한 방법을 기술한다. 상기 기판을 운반할 목적으로 특히 축 방향으로 만곡된 표면을 갖는 롤이 제공되었다.
EP 1 999 296 B1호는 스트립 형태의 기판을 코팅하기 위한 장치 및 방법을 기술한다. 상기 기판은 가공 롤을 통해서 가이드 된다. 상기 가공 롤 옆에는 공정 가스 유입 유닛이 위치하고, 상기 공정 가스 유입 유닛은 공정 가스 유입 유닛과 기판 사이 간극 안으로 공정 가스를 이송한다. 가스 흐름이 형성되는데, 상기 가스 흐름은 상기 가공 롤을 기준으로 하여 상기 간극 내에서 원주 방향으로 또는 축 방향으로 흐를 수 있다.
EP 2 1113 585 A1호는 그 내부에 가공 롤이 배치된 공정 챔버를 통하여 스트립 형태의 기판을 이송하기 위한, 다수의 롤로 이루어진 이송 장치를 기술하며, 상기 가공 롤 상에는 기판이 지지된다. 가스 유입 유닛에 의해 기판과 가스 유입 유닛 사이 간극 안에 공정 가스가 유입된다.
WO 2010/144302 A1호는 스트립 형태의 기판상에 층을 증착하기 위한 CVD-코팅 장치를 기술하며, 이 경우 상기 기판은 연이어 배치된 다수의 공정 챔버를 통해서 안내된다.
본 발명의 기초가 되는 목적은, 연속 통과 공정에서 스트립 형태의 기판을 그래핀 층 또는 나노튜브 층으로 코팅할 수 있고 종래 기술로부터 공지된 장치들 또는 방법들에 비해 공정 기술상 장점을 갖는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적은 청구항들에 제시된 본 발명을 통해서 달성된다.
먼저, 그리고 기본적으로 본 발명에 따른 상기 장치는 스트립 형태의 기판이 감기는 제 1 스풀을 갖는다. 상기 스트립 형태의 기판은 수 밀리미터(mm)에서 수 미터(m)까지 이르는 폭을 가질 수 있다.
가공 챔버는 진공 챔버일 수 있다. 상기 가공 챔버 내에는 스트립 형태 기판의 다수의 권선(windung)을 (가공 롤) 자신의 외면에 수용하기에 충분한 축 방향 길이를 갖는 가공 롤이 위치한다. 본 발명에 따르면, 가스 유입/배출 장치에 의해서는 가공 롤의 회전축에 대해 기본적으로 평행하게 지향된 가스 흐름이 형성된다. 가공 롤을 완전히 둘러싸는 가스 흐름 유동 영역이 형성되고, 가공 롤의 회전 시 기판은 이러한 가스 흐름 유동 영역을 통하여 운반된다. 가스 흐름은 기본적으로 기판의 표면 법선에 대해 수직으로 상기 링 모양의 가스 흐름 유동 영역을 통하여 (스쳐) 지나간다. 제 1 스풀로부터 풀어진 기판은 나선형으로 지지되어 연속적으로 코팅된다. 이를 위해 가공 롤은 자체 회전축을 중심으로 연속적으로 회전된다. 코팅된 상기 기판은 제 2 스풀에 감기게 된다. 본 발명에 따르면, 장치, 특히 가공 챔버는 가스 유입 장치 및 가스 배출 장치를 갖는다. 상기 가스 유입/배출 장치는 회전축에 대해 기본적으로 평행하게 지향된 가스 흐름을 발생하도록 형성되었다. 가스 흐름은 가공 롤의 외면에 대해 평행하게 지향된 유동을 갖는다. 적어도 하나의 가스 흐름을 형성하기 위해 가스 유입/배출 장치는 가스 유입 개구들 및 가스 배출 개구들을 갖는다. 상기 가스 유입 개구들은 가스 흐름이 회전축을 기준으로 한 축 방향으로 가스 유입 유닛을 벗어나도록 형성되었다. 상기 가스 배출 유닛의 개구들은 마찬가지로 유동 방향으로 방향 설정되었다. 가스 유입 유닛 및 가스 배출 유닛의 개구들은 가공 롤의 전체 둘레면을 따라서 축 방향 유동이 형성되도록 배치되었다. 2 개의 가스 흐름 유동 영역이 형성될 수 있다. 세정 가스 또는 소기 가스(scavenging gas)는 제 1 가스 유입 유닛에서 공정 챔버 내로 유입된다. 상기 세정 가스 또는 소기 가스와 관계가 있는, 특히 링 모양으로 가공 롤을 둘러싸는 가스 유입 유닛은 기판 유입 측에서 상기 가공 롤의 중앙에 대해 변위 배치될 수 있다. 상기 가스 유입 유닛으로부터는 세정 가스 또는 소기 가스가 축 방향으로 가공 롤의 중앙까지 흐른다. 상기 가공 롤의 중앙에서는 가스 배출 유닛이 가공 롤을 링 모양으로 둘러싸고, 상기 가스 배출 유닛을 통해서 세정-소기 가스는 공정 챔버를 벗어난다. 상기 가스 배출 유닛은 공정 챔버로부터 공정 가스를 유도할 수도 있다. 제 2 가스 유입 유닛은 공정 가스를 공정 챔버 내로 유입시키는데 사용되며, 상기 제 2 가스 유입 유닛은 마찬가지로 가공 롤을 링 모양으로 둘러싼다. 제 2 가스 유입 유닛은 기판 배출 측에서 가공 롤의 축 방향 중앙에 대해 변위 배치되어 있다. 가공 롤의 표면 온도 또는 공정 챔버 내 가스 온도를 공정 온도에 적합하게 승온시키기 위해 가열기가 제공되었다. 가열기는 가공 롤 밖에 배치될 수 있다. 그러나 상기 가열기가 가공 롤 내부에 배치되는 것도 가능하다. 가열기에 의해서는 온도 프로파일이 형성되고, 상기 온도 프로파일의 최대 온도는 롤의 축 방향 중앙에 또는 가스 배출 유닛 영역에 존재한다. 상기 온도 프로파일의 최소 온도는 가공 롤의 두 단부 영역에 존재한다. 상기 최대 온도는 구리로 된 기판 사용 시 1085℃이거나 그보다 낮을 수 있다. 알루미늄으로 된 기판의 경우에 최소 온도는 660℃이거나 그보다 낮을 수 있다. 가공 롤의 단부 영역들에서는 온도가 대략 실온이거나 그보다 약간 더 높다. 가공 롤의 바람직한 형성예에서, 상기 가공 롤의 축 방향 중앙 영역은 그의 두 단부 영역의 직경보다 큰 최대 직경을 가질 수 있다. 회전축에 대해 수직으로 연장되는 가상 평면을 기준으로 롤의 중앙은 미러 대칭적(mirror-symmetric)일 수 있다. 가공 롤을 형성하는 회전체(body of revolution)의 외면은 회전 포물선면(paraboloid of revolution)의 표면을 따라서 진행될 수 있다. 아주 일반적으로 롤은 직조기의 셔틀(weaver's shuttle) 형태를 가질 수 있다. 기판은 실온으로 가공 롤에 감기게 된다. 기판은 가공 챔버를 통과하는 연속 통과 과정 중에 기판 용융점에 가까운 온도까지 연속적으로 가열된다. 표현 온도가 가장 높은 영역 쪽으로의 가공 롤의 직경 증가는 기판의 온도 선팽창(linear expansion)을 보정한다. 축 방향으로 기판을 이송하는 가공 롤은 스테인리스 강(stainless steel) 또는 세라믹 물질로 이루어질 수 있다. 가공 롤은 하나의 동질의 물질 또는 상이한 물질들로 이루어질 수 있다. 또한, 가공 롤을 단단히 또는 느슨하게 서로 연결된 다수의 개별 롤 몸체로 제조하는 것도 가능하다. 본 발명에 따른 방법에서는 공정 가스로서 탄소 함유 가스들이 사용되며, 상기 가스들은 불활성 운반 가스의 도움으로 가스 유입 유닛을 통해 공정 챔버 내로 유입된다. 상기 공정 가스들은 기판 이송 방향에 반대로 공정 챔버를 관류한다. 공정 가스들로는 바람직하게 H2, NH3, Ar, N2, CH4, C2H4, C2H2 또는 C6H6이 사용된다. 물론 다른 가스들 또는 유체들도 사용될 수 있다. 세정 가스 또는 소기 가스로는 H2, Ar, NH3이 사용된다. 이 경우에도 마찬가지로 다른 가스들이 사용될 수 있고, 물론 유체들도 사용될 수 있다. 세정 가스들은 바람직하게 기판 이송 방향으로 공정 챔버를 관류하며, 이때 세정 영역은 이송 방향으로 증착 영역 앞에 놓여 있다. 본 발명에 따른 방법에 의해서는 적어도 하나의 금속을 포함할 수 있는 기판상에 탄소 함유 층이 증착된다. 상기 층은 그래핀 또는 나노 튜브로 이루어진다.
하기에서는 본 발명의 실시예들이 첨부된 도면들을 참조해서 설명된다.
도 1은 스트립 형태의 기판(1) 이송 및 코팅 장치를 도시한 도면이고,
도 2는 도 1의 라인 Ⅱ-Ⅱ에 따라 절단한 단면도이며,
도 3은 도 1에 따른 가공 롤(3) 표면상의 온도 프로파일이고,
도 4는 도 1에 따른 개략도로서, 코팅되지 않은 또는 코팅된 기판(1)을 수용하기 위한 2 개의 스풀(6, 7)이 공정 챔버(2) 내부에 배치되어 있으며,
도 5는 도 1에 따른 개략도로서, 스풀(6, 7)이 적재 챔버(loading chamber)(14, 15)에 배치되어 있고 그리고
도 6은 도 1에 따른 개략도로서, 스풀(6, 7)에 의해 형성된 기판 캐리어가 공정 챔버(2) 밖에 배치되어 있고 그리고 상기 기판 캐리어는 기밀식 유입 영역(16, 17)을 통과하여 공정 챔버(2) 내로 들어가거나 공정 챔버(2)로부터 밖으로 나온다.
그래핀 층들 또는 탄소 나노튜브들을 기판들에 증착하기 위한 방법은 그 내부에서 큰 온도차가 구현될 수 있는 공정 챔버를 필요로 한다. 본 발명에 따른 장치 및 본 발명에 따른 방법에 의해서는 비-단결정 기판의 연속적인 코팅이 가능하고, 이를 위해 상기 기판은 거의 자신의 용융점까지 승온될 수 있다. 기판들로는 예를 들어 구리 또는 알루미늄이 고려된다. 이 경우에는 스풀(6)에 권선 형태로 감겨지는 얇은 구리 박막 또는 알루미늄 박막이 사용된다. 본 발명에 따르면, 상기 스트립 형태의 기판은 가공 롤 상에 제공되는데, 상기 가공 롤 상에서 상기 기판은 나선형으로 지지되어 가공된다. 가공 롤(3)은, 온도가 가장 높은 영역에서 직경이 가장 크고, 온도가 가장 낮은 영역에서 직경이 가장 작은 방식으로 축 방향으로 원주 또는 직경이 가변적인 형상을 갖는다. 가스 유입 유닛(8, 9)들에 의해서는 가스 배출 유닛(10)의 표면에 대해 평행하게 흐르는 세정 가스 흐름(11) 및 공정 가스 흐름(12)이 형성된다. 가스 유동은 기본적으로 가공 롤(3)이 회전하는 회전축(18) 방향으로 이루어진다.
도 1은 아주 일반적으로 본 발명에 따른 장치의 구조를 도시한다. 스풀(6) 상에는 가공 챔버(2) 내에서 코팅될 기판(1)이 위치하는데, 상기 기판의 폭은 수 밀리미터에서 수 미터까지 이를 수 있다. 기판(1)은 축(18)에 대해 비스듬히 가공 롤(3) 쪽으로 뻗어 있으며, 상기 가공 롤의 외면상에서 기판은 나선형으로 감겨 있다. 가공 챔버(2) 내부에서 코팅된 기판(1')은 제 2 스풀(7)에 감기게 된다.
링 모양의 가스 유입 유닛(8, 9)들 및 링 모양의 가스 배출 유닛(10)이 제공되었다.
기판 유입 측에는 가공 롤(3)의 둘레에 링 모양으로 배치된 가스 유입 유닛(8)이 위치한다. 링 측벽에 할당된 가스 배출 개구로부터는 축 방향 가스 흐름(11)이 배출된다. 이 경우 세정 가스가 사용되며, 상기 세정 가스는 H2, Ar 또는 NH3일 수 있다. 상기 세정 가스는 세정 영역(4)을 관류하고 대략 가공 롤의 축 방향 중앙에 배치된 가스 배출 유닛(10)에 의해 흡인 여과된다. 이를 위해 링 모양으로 가공 롤(3)을 둘러싸는 가스 배출 유닛(10)은 도 2에 도시된 바와 같이 측벽에 링 모양으로 배치된 개구(13)들을 갖는다.
흐름 방향으로 가스 배출 유닛(10)에 대해 이격되어서는 제 2 가스 유입 유닛(9)이 제공되어 있으며, 상기 가스 유입 유닛은 가공 롤(3)을 마찬가지로 링 모양으로 둘러싼다. 공정 가스는 가스 유입 유닛(9)의 폭 측 개구들을 통해 증착 영역(5) 내로 유입되며, 상기 공정 가스는 공정 가스가 흡입 여과되는 가스 배출 유닛(10) 쪽으로 향하는 화살표 12 방향으로 흐른다. 공정 가스로는 H2, NH3, Ar, N2, CH4, C2H4, C2H2 또는 C6H6 가 사용될 수 있다.
상기 2 개의 가스 유입 유닛(8, 9)은 가스 배출 개구들을 가지며, 상기 가스 배출 개구들에는 가스 배출 유닛(10)과 관련하여 도 2가 도시하고 있는 개구(13)들의 어레인지먼트가 상응한다.
도 1이 도시하는 바와 같이, 공정 챔버(2)는 기판(1)의 이송 방향을 기준으로 하여 연이어 놓여 있는 영역(4, 5)들을 갖는다. 세정 영역(4)에서는 기판(1)이 이송 방향으로 상승하는 온도에서 세정 된다. 이송 방향으로 상기 세정 영역(4) 다음에 배치된 증착 영역(5)에서는 기판이 이송 방향으로 떨어지는 온도에서 탄소 함유 구조물, 즉 그래핀 또는 나노 튜브로 코팅된다. 상기 코팅은 열분해 표면 공정일 수 있다. 물론 탄소 함유 증착 가스 성분들의 기상 분리의 연속 반응(consecutive reaction)에 관계될 수도 있다. 가공 롤(3) 상에 기판을 지지시키는 권선 수는 기본적으로 자유롭게 선택될 수 있다. 상기 권선들은 기판(1)의 에지들이 거의 접촉되도록 좁은 폭으로 놓일 수 있다. 물론 권선들은 도면들에 도시된 바와 같은 상호 간격으로도 진행될 수 있다. 권선들의 프로파일은 기본적으로, 기판(1)이 가공 롤(3)의 외표면 상에 제공될 때 사용되는 각에 의해 결정된다.
도 3은 예시적으로 가공 롤(3)의 축 방향(18)을 따라 나타나는 온도 프로파일을 도시한다. 유입 영역이 있는 영역(맨 왼쪽)에서는, 즉 가스 유입 유닛(8)의 영역에서는 실온이거나 또는 실온보다 약간 더 높은 온도(T1)가 지배한다. 이송 방향으로 가공 롤(3)의 표면 온도 또는 가공 롤 상부의 기체 상 온도는 연속적으로 상승한다. 상기 표면 온도는 롤 중앙에서, 즉 가스 배출 유닛이 있는 위치에서 그 최대 값(T2)에 도달한다. 상기 위치에서는 온도(T2)가 기판의 용융점보다 약간 더 낮다. 이송 방향으로 가공 롤(3)의 표면 온도 또는 가공 롤(3) 상부의 기체 상 온도는 유입 유닛(9)(맨 오른쪽)에서 값(T1)에 도달할 때까지 다시 연속적으로 하강하며, 상기 값(T1)은 실온에 상응하거나 실온보다 높은 값이다.
도 4 내지 도 6은 본 발명의 다양한 변형을 도시한다. 도 4 내지 도 6에는 가공 챔버(2)가 명시적으로 도시되어 있다. 이 경우 각각 진공 챔버가 사용되며, 상기 진공 챔버는 불활성 가스로 세척될 수 있고 진공 펌프에 연결되어 있으며, 그 결과 공정 압력이 대기압보다 낮은 범위로 설정될 수 있다. 도 4 내지 도 6의 이러한 실시예들 또한 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 2 개의 가스 유입 유닛(8, 9)과 1 개의 가스 배출 유닛(10)으로 구성된 3 개의 상이한 가스 노즐을 갖는다. 개관의 용이함을 위해 상기 가스 유입-배출 유닛들은 본 도면들에 도시되지 않았다. 그러나 유입-배출 유닛(8, 9, 10) 모두는 링 모양으로 형성되었으며, 원주 방향으로 가공 롤(3)의 외면을 일정한 간격으로 둘러싼다. 따라서 상기 유입-배출 유닛들은 가공 롤(3)에 동축으로 배치되었다. 이 도면들에서도 가스 공급은 가공 롤(3)의 축(18)에 대해 평행하게 이루어지며, 그 결과 축 방향(18)으로 흐르는 가스 흐름(11, 12)들이 형성된다. 상기 가스 흐름들은 도 1에 도시된 실시예와 마찬가지로 반대 방향으로도 흐를 수 있다. 가스 배출 또는 가스 유입은 개구(13)들을 통해서 이루어지며, 상기 개구들은 가스 유입 유닛(8, 9) 또는 가스 배출 유닛(10)의 측벽의 전체 둘레 구간에 걸쳐 연장된다.
세정 가스 또는 소비되지 않은 공정 가스는 중앙에 있는 가스 배출 유닛(10)에 의해 흡입 여과된다. 상기 가스 배출 유닛은 롤 직경이 가장 큰 영역에, 예를 들어 축 방향 중앙에 위치한다.
도 4가 도시하고 있는 어레인지먼트에서는 2 개의 스풀(6, 7)이 공정 챔버 내부에 배치되어 있다.
도 5가 도시하고 있는 어레인지먼트에서는 2 개의 스풀(6, 7)이 공정 챔버(2) 밖에 배치되어 있다. 본 도면에서 공정 챔버(2)에는 스풀(6, 7)들이 수용되는 적재 챔버(14, 15)들이 플랜지 결합되어 있다. 도면에 도시되지 않은 도어들에 의해서는 공정 챔버(2)와 마주보고 있는 적재 챔버(14, 15)들이 폐쇄될 수 있으며, 그 결과 상기 공정 챔버(2)는 스풀 교체 공정 동안 진공 상황으로 유지될 수 있다.
도 6에 도시된 실시예에서는 스풀(6, 7)들이 공정 챔버(2) 밖에 배치되었다. 유입 영역(16, 17)들이 제공되어 있으며, 공정 챔버(2) 내로 유입되는 기판(1) 또는 공정 챔버(2)로부터 밖으로 배출되는 기판(1')은 상기 유입 영역들을 통과하게 된다.
가공 롤(3)의 외면에서 온도 구배(temperature gradient)에 따라 발생하는 기판(1)의 열팽창을 보정하기 위해서 표면 온도와 직경의 연결이 이루어진다. 상대적으로 온도가 더 높은 영역들이 상대적으로 온도가 더 낮은 영역들보다 더 큰 직경을 갖는 방식으로 국부적인 직경은 국부적인 표면 온도에 종속된다. 이로 인해 코팅시 기판 내부에서는 응력들이 방지된다. 가공 롤(3)은 스트립 형태의 기판(1)이 주어진 온도 프로파일에서 기본적으로 상기 가공 롤(3)의 외면에 걸쳐 응력 없이 이송될 수 있는 길이 종단면을 갖는다. 이로 인해 특히 이송 방향으로 감소하는 온도를 갖는 영역에서는 기판(1') 내부에서 신장이 발생되지 않는다. 축 방향으로 가변적인 직경에 의해서는 온도 구배에 영향을 받는 기판의 길이 편차가 기본적으로 보정된다.
전술한 실시예들은 하기의 특징 조합들을 통해서 종래 기술을 각각 독자적으로 개선하는, 본 출원서로부터 전반적으로 파악되는 발명들을 설명하기 위해 사용되며, 상기 특징 조합들은 즉 다음과 같다:
- 가공 롤의 외면에서, 제 1 스풀(6)로부터 풀어진 기판(1)이 나선형으로 지지되어 연속적으로 가공, 특히 코팅되며, 이때 가공된, 특히 코팅된 상기 기판(1)은 제 2 스풀(7)에 감기게 되고, 회전축(18)에 대해 기본적으로 평행하게 지향된 가스 흐름(11, 12)을 형성하기 위한 가스 유입/배출 장치(8, 9, 10)가 제공되며, 상기 가스 흐름은 가공 롤(3)의 전체 둘레를 돌아 연장되는 가스 흐름 유동 영역을 형성하는 것을 특징으로 하는, 가공 챔버(2) 내에서 회전축(18)을 중심으로 회전 가능하게 지지된 가공 롤(3)을 이용하여 상기 가공 챔버(2) 내에서 스트립 형태의 기판(1)을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 상기 가스 유입/배출 장치(8, 9, 10)가 가스 유입 유닛(8, 9)을 갖는 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 상기 가스 유입/배출 장치(8, 9, 10)가 가스 배출 유닛(10)을 갖는 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 상기 가스 유입 유닛(8, 9)이 링 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 상기 가스 배출 유닛(10)이 링 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 세정 영역(4) 및 상기 세정 영역에 대해 상기 회전축(18)의 방향으로 변위 배치된 증착 영역(5)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 링 모양의 상기 가스 유입 유닛(8, 9)이 상기 회전축(18) 방향으로 개방되어 있는 개구(13)들을 갖는 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판 가공 장치.
- 링 모양의 상기 가스 배출 유닛(10)이 상기 회전축(18) 방향으로 개방되어 있는 개구(13)들을 갖는 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 상기 가공 롤(3)을 링 모양으로 둘러싸는 가스 유입 유닛(8, 9)으로부터 공정 챔버 내로 유입되는 세정 가스 또는 공정 가스를 흡수하기 위해 대략 상기 가공 롤(3)의 축 방향 중앙에서 이 가공 롤을 링 모양으로 둘러싸는 가스 배출 유닛(10)을 구비하는 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 상기 가공 롤(3)은, 그 표면 온도가 실온(T1)보다 높은 공정 온도(T2)에 도달할 수 있을 정도로 가열 가능하며, 이때 특히 상기 가공 롤(3) 내부에 배치된 가열기는 롤 중앙에서 최대 온도를 갖는 축 방향 온도 프로파일을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 상기 가공 롤(3)의 직경이 그의 축 방향 중앙에서 가장 크고 그리고 상기 롤은 특히 회전 포물선면을 따라서 연장되는 외면을 갖는 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
- 코팅물이 그래핀 박막 또는 나노튜브로 된 박막인 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 코팅하기 위한 방법.
- 상기 공정 가스가 탄소를 함유하고, 특히 CH4, C2H4, C2H2, C6H6인 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 코팅하기 위한 방법.
상기 세정 가스가 H2, Ar, NH3인 것을 특징으로 하는, 스트립 형태의 기판을 코팅하기 위한 방법.
공개된 모든 특징들은 (그 자체로) 본 발명에 중요하다. 따라서 관련된/첨부된 우선권 서류(예비 출원서의 사본)의 특징들을 본 출원서의 청구범위에 수용하기 위해서도 상기 우선권 서류의 공개 내용은 전체 내용적으로 본 공개 출원서에 포함된다. 특히 종속항들을 토대로 하여 부분 출원을 실행하기 위하여, 상기 종속항들의 특징들은 종래 기술에 비해 독자적이고 진보적인 개선예들을 특징으로 한다.
1: 기판 1': 기판
2: 공정 챔버 3: 가공 롤
4: 세정 영역 5: 증착 영역
6: 스풀 7: 스풀
8: 가스 유입 유닛, 소기 가스 9: 가스 유입 유닛, 공정 가스
10: 가스 배출 유닛 11: 가스 흐름, 소기 가스
12: 가스 흐름, 공정 가스 13: 개구
14: 적재 챔버 15: 적재 챔버
16: 유입 영역 17: 배출 영역
18: 축

Claims (15)

  1. 가공 챔버(2) 내에서 회전축(18)을 중심으로 회전 가능하게 지지된 가공 롤(3)을 이용하여 상기 가공 챔버(2) 내에서 스트립 형태의 기판(1)을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치로서,
    상기 가공 롤의 외면에서는 제 1 스풀(spool)(6)로부터 풀어진(unwound) 기판(1)이 나선형으로 지지되어 연속적으로 가공, 특히 코팅되며, 이때 가공된, 특히 코팅된 상기 기판(1)은 제 2 스풀(7)에 감기게 되며, 상기 회전축(18)에 대해 기본적으로 평행하게 지향된 가스 흐름(11, 12)을 형성하기 위한 가스 유입/배출 장치(8, 9, 10)가 제공되고, 상기 가스 흐름은 상기 가공 롤의 전체 둘레를 돌아 연장되는 가스 흐름 유동 영역(flow field)을 형성하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가스 유입/배출 장치(8, 9, 10)가 가스 유입 유닛(8, 9)을 갖는 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 유입/배출 장치(8, 9, 10)가 가스 배출 유닛(10)을 갖는 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 가스 유입 유닛(8, 9)이 링 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 가스 배출 유닛(10)이 링 모양으로 형성된 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    세정 영역(cleaning zone)(4) 및 상기 세정 영역에 대해 상기 회전축(18) 방향으로 변위 배치된 증착 영역(deposition zone)(5)을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  7. 제 4 항에 있어서,
    링 모양의 상기 가스 유입 유닛(8, 9)이 상기 회전축(18) 방향으로 개방되어 있는 개구(13)들을 갖는 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    링 모양의 상기 가스 배출 유닛(10)이 상기 회전축(18) 방향으로 개방되어 있는 개구(13)들을 갖는 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공 롤(3)을 링 모양으로 둘러싸는 가스 유입 유닛(8, 9)으로부터 공정 챔버 내로 유입되는 세정 가스 또는 공정 가스를 흡수하기 위해 대략 상기 가공 롤(3)의 축 방향 중앙에서 이 가공 롤(3)을 링 모양으로 둘러싸는 가스 배출 유닛(10)을 구비하는 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공 롤(3)은, 그 표면 온도가 실온(T1)보다 높은 공정 온도(T2)에 도달할 수 있을 정도로 가열 가능하며, 이때 특히 상기 가공 롤(3) 내부에 배치된 가열기는 롤 중앙에서 최대 온도를 갖는 축 방향 온도 프로파일을 형성할 수 있는 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 가공 롤(3)의 직경은 그의 축 방향 중앙에서 가장 크고 그리고 상기 가공 롤은 특히 회전 포물선면(paraboloid of revolution)을 따라서 연장되는 외면을 갖는 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치.
  12. 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 따른 장치에서 스트립 형태의 기판(1)을 코팅하기 위한 방법으로서,
    코팅물이 그래핀 박막(graphene film) 또는 나노튜브로 된 박막(nanotube film)인 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 코팅하기 위한 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 공정 가스가 탄소를 함유하고, 특히 CH4, C2H4, C2H2, C6H6인 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 코팅하기 위한 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 세정 가스가 H2, Ar, NH3인 것을 특징으로 하는,
    스트립 형태의 기판을 코팅하기 위한 방법.
  15. 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항의 특징들을 구비하는,
    스트립 형태의 기판을 가공, 특히 코팅하기 위한 장치 또는 방법.
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