KR100949094B1 - Equipment for producting carbon nano tube and boat used therein - Google Patents
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Abstract
본 발명은 탄소 나노 튜브의 합성이 이루어지는 기저판(base plate)으로서 사용되는 합성기판이 적층되는 보트를 갖는 탄소 나노 튜브의 합성이 진행되는 설비에 관한 것이다. 본 발명에 따른 탄소나노튜브를 생성하는 설비는 탄소나노튜브의 생성공간을 제공하는 수직 반응로; 상기 수직 반응로를 가열하는 가열부; 상기 수직 반응로의 생성공간으로 로딩되며, 합성기판이 다단으로 놓이는 보트를 포함하되; 상기 보트는 합성기판이 다단으로 적층되는 고정바들; 및 상기 고정바들에 설치되고, 상기 수직 반응로의 생성공간으로 공급되는 소스가스를 상기 합성기판 측으로 유도하는 가스안내부재를 포함한다.The present invention relates to a facility in which the synthesis of carbon nanotubes having a boat on which a synthetic substrate used as a base plate on which carbon nanotubes are synthesized is stacked is performed. Equipment for producing carbon nanotubes according to the present invention is a vertical reactor for providing a space for producing carbon nanotubes; A heating unit for heating the vertical reactor; Loaded into the production space of the vertical reactor, including a boat on which the synthetic substrate is placed in multiple stages; The boat includes a fixed bar in which the composite substrate is stacked in multiple stages; And a gas guide member installed at the fixed bars and configured to guide the source gas supplied to the production space of the vertical reactor to the synthesis substrate.
CNT, 탄소나노튜브, 촉매, 합성기판 CNT, carbon nanotube, catalyst, synthetic substrate
Description
도 1은 본 발명에 따른 탄소 나노 튜브의 생성 설비의 구성도이다.1 is a block diagram of a production facility of carbon nanotubes according to the present invention.
도 2는 본 발명에서 메인 처리부를 보여주는 사시도이다.Figure 2 is a perspective view showing a main processing unit in the present invention.
도 3은 본 발명에서 메인 처리부를 보여주는 평면도이다.3 is a plan view showing a main processing unit in the present invention.
도 4는 본 발명에서 메인 처리부를 보여주는 정면도이다.Figure 4 is a front view showing a main processing unit in the present invention.
도 5a는 보트가 합성기판의 로딩/언로딩을 위해 스테이션부에서 대기하고 있는 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 5A is a view showing a state in which a boat is waiting in a station unit for loading / unloading a composite substrate.
도 5b는 보트가 수직 반응로의 생성공간으로 로딩된 상태를 보여주는 도면이다.5B is a view showing a state in which the boat is loaded into the production space of the vertical reactor.
도 6은 보트의 사시도이다.6 is a perspective view of a boat.
도 7a는 보트의 평면도이다.7A is a top view of the boat.
도 7b는 도 7a에 도시된 a-a선 단면도이다. FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line a-a shown in FIG. 7A.
도 8은 경사판의 변형 예를 보여주는 보트의 측면도이다.8 is a side view of a boat showing a modified example of the inclined plate.
도 9는 경사판의 또 다른 변형 예를 보여주는 보트의 측면도이다.9 is a side view of a boat showing another modified example of the inclined plate.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* * Explanation of symbols for the main parts of the drawings *
1 : 설비 x1 : 메인 처리부1 facility x1: main processing unit
X2 : 기판 보관부 X3 : 전후처리부X2: Substrate storage part X3: Post-processing part
100 : 반응챔버 200 : 제1이송장치100: reaction chamber 200: first transfer device
300 : 스테이션부 500 : 촉매 도포장치300: station 500: catalyst coating device
600 : 회수장치 700 : 제 2이송장치 600: recovery device 700: second transfer device
본 발명은 탄소 나노 튜브의 대량 생산을 위한 탄소나노튜브 생산 자동화 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 탄소 나노 튜브의 합성이 이루어지는 기저판(base plate)으로서 사용되는 합성기판이 적층되는 보트 및 그 보트를 갖는 탄소 나노 튜브의 합성이 진행되는 설비에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon nanotube production automation facility for mass production of carbon nanotubes, and more particularly, a boat on which a composite substrate used as a base plate on which carbon nanotubes are synthesized is laminated, and a boat It relates to a facility in which the synthesis of carbon nanotubes having a progression.
탄소 나노 튜브(Carbon Nano tubes)는 하나의 탄소 원자에 이웃하는 세 개의 탄소 원자가 결합되어 육각 환형을 이루고, 이러한 육각 환형이 벌집 형태로 반복된 평면이 말려 원통형 또는 튜브를 이룬 형태를 가진다. Carbon nanotubes (carbon nanotubes) is formed by combining three carbon atoms adjacent to one carbon atom to form a hexagonal ring, and the hexagonal ring is a honeycomb-shaped plane is rolled to form a cylindrical or tube.
탄소 나노 튜브는 그 구조에 따라 금속적인 도전성 또는 반도체적인 도전성을 나타낼 수 있는 성질을 가진다. 재료로서 여러 기술 분야에 폭넓게 응용될 수 있어 미래의 신소재로 각광을 받고 있다. 예컨대, 탄소 나노 튜브는 이차 전지, 연료 전지 또는 수퍼 커패서티와 같은 전기 화학적 저장 장치의 전극, 전자파 차폐, 전계 방출 디스플레이, 또는 가스 센서 등에 적용 가능하다.Carbon nanotubes have properties that can exhibit metallic conductivity or semiconductor conductivity depending on their structure. As a material, it can be widely applied to various technical fields, and it is attracting attention as a new material of the future. For example, carbon nanotubes can be applied to electrodes of electrochemical storage devices such as secondary cells, fuel cells or supercapacitors, electromagnetic shielding, field emission displays, or gas sensors.
이러한 탄소 나노 튜브는 수평형 반응관에서 합성되는데, 반응기가 수평으로 위치하다 보니 수평 길이만큼의 스토로크(stroke)를 지니는 이송로봇이 필요로 하여, 전체적으로 시스템의 풋 프린트가 증가하고, 고온에서 스토로크가 클수록 로봇의 처짐 현상이 발생할 뿐만 아니라, 구동부의 메커니즘도 복잡하게 되는 문제점들이 발생되었다. These carbon nanotubes are synthesized in a horizontal reaction tube, which requires a transfer robot with a horizontal stroke of the reactor because the reactor is positioned horizontally, resulting in an increase in the overall footprint of the system and storage at high temperatures. The larger the lock, the more the deflection of the robot occurs, the more complicated the mechanism of the drive has been generated.
본 발명은 소스가스의 사용 효율을 높일 수 있는 탄소나노튜브 생산 설비 및 그 설비에 사용되는 보트를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a carbon nanotube production facility and a boat used in the facility that can increase the use efficiency of the source gas.
또한, 본 발명은 탄소 나노 튜브의 합성이 이루어지는 기저판(base plate)으로서 사용되는 합성기판들로 소스가스의 흐름을 유도할 수 있는 탄소나노튜브 생산 설비 및 그 설비에 사용되는 보트를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is also an object of the present invention to provide a carbon nanotube production facility capable of inducing a flow of source gas to synthetic substrates used as a base plate on which carbon nanotubes are synthesized, and a boat used in the facility. It is done.
또한, 본 발명은 생산성을 향상시킬 수 있는 탄소나노튜브 생산 설비 및 그 설비에 사용되는 보트를 제공하는 것을 목적으로 한다. In addition, an object of the present invention is to provide a carbon nanotube production facility and a boat used in the facility that can improve the productivity.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 탄소나노튜브 생성에 사용되는 보트는 탄소 나노 튜브의 합성이 이루어지는 기저판(base plate)으로서 사용되는 합성기판이 다단으로 적층되는 고정바들; 및 상기 고정바들에 설치되고, 상기 합성기판 외곽으로 흐르는 소스가스를 상기 합성기판 측으로 유도하는 가스안내부재를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the boat used in the production of carbon nanotubes is a fixed bar in which a composite substrate used as a base plate (base plate) is made of the synthesis of carbon nanotubes are stacked in multiple stages; And a gas guide member installed at the fixed bars and configured to guide the source gas flowing outside the synthesis substrate toward the synthesis substrate.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가스안내부재는 상기 고정바들에 다단으로 적층된 상기 합성기판 각각에 해당되는 적어도 하나의 경사판을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the gas guide member includes at least one inclined plate corresponding to each of the composite substrates stacked in multiple stages on the fixing bars.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 경사판은 상기 합성기판 방향으로 하향 경사진다.According to the embodiment of the present invention, the inclined plate is inclined downward in the direction of the composite substrate.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가스안내부재는 아래 위에 서로 이웃하는 상기 경사판들이 서로 엇갈리게 배치된다.According to an embodiment of the present invention, the gas guide member is disposed below the inclined plates that are adjacent to each other alternately above.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 경사판은 설치높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 그 길이가 길어진다.According to the embodiment of the present invention, the inclined plate is longer in length from top to bottom according to the installation height.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 경사판은 소스가스가 통과하는 다수의 관통홀들을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the inclined plate includes a plurality of through holes through which the source gas passes.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 경사판은 설치높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 개구면적이 작아지는 관통홀들을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the inclined plate includes through holes whose opening area decreases from top to bottom according to the installation height.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 경사판은 설치높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 개수가 감소되는 관통홀들을 포함한다.According to the embodiment of the present invention, the inclined plate includes through-holes whose number decreases from top to bottom according to the installation height.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 특징에 의하면, 탄소나노튜브를 생성하는 설비는 탄소나노튜브의 생성공간을 제공하는 수직 반응로; 상기 수직 반응로를 가열하는 가열부; 상기 수직 반응로의 생성공간으로 로딩되며, 합성기판이 다단으로 놓이는 보트를 포함하되; 상기 보트는 합성기판이 다단으로 적층되는 고정바들; 및 상기 고정바들에 설치되고, 상기 수직 반응로의 생성공간으로 공급되는 소스가스를 상기 합성기판 측으로 유도하는 가스안내부재를 포함한다.According to another feature of the present invention for achieving the above object, a facility for producing carbon nanotubes includes a vertical reactor for providing a space for producing carbon nanotubes; A heating unit for heating the vertical reactor; Loaded into the production space of the vertical reactor, including a boat on which the synthetic substrate is placed in multiple stages; The boat includes a fixed bar in which the composite substrate is stacked in multiple stages; And a gas guide member installed at the fixed bars and configured to guide the source gas supplied to the production space of the vertical reactor to the synthesis substrate.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수직 반응로는 소스가스가 상기 생성공간의 위에서 아래로 다운플로우된다.According to an embodiment of the present invention, the vertical reactor down flows the source gas from the top to the bottom of the production space.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가스안내부재는 상기 고정바들에 다단으로 적층된 상기 합성기판 각각에 해당되는 적어도 하나의 경사판을 포함하되; 상기 경사판은 상기 합성기판 방향으로 하향 경사진다.According to an embodiment of the present invention, the gas guide member includes at least one inclined plate corresponding to each of the composite substrates stacked in multiple stages on the fixing bars; The inclined plate is inclined downward in the synthetic substrate direction.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가스안내부재는 아래 위에 서로 이웃하는 상기 경사판들이 서로 엇갈리게 배치된다.According to an embodiment of the present invention, the gas guide member is disposed below the inclined plates that are adjacent to each other alternately above.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 경사판은 설치높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 그 길이가 길어진다.According to the embodiment of the present invention, the inclined plate is longer in length from top to bottom according to the installation height.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 경사판은 소스가스가 통과하는 다수의 관통홀들을 포함하되; 상기 관통홀들은 상기 경사판의 설치 높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 개구면적이 감소되거나 또는 개수가 감소된다.According to an embodiment of the present invention, the inclined plate includes a plurality of through holes through which source gas passes; The through holes decrease in opening area or decrease in number from top to bottom according to the installation height of the inclined plate.
예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공된 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.For example, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This example is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes of elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize clearer explanations.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 자동화 및 대량 생산이 가능한 탄소 나노 튜브 생산 시스템(1)을 제공한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 9. The present invention provides a carbon
도 1은 본 발명의 탄소 나노 튜브 생산 시스템의 일 예를 개략적으로 보여주는 구성도이다. 도 2 내지 도 4는 본 발명에서 메인 처리부를 보여주는 도면들이 다. 1 is a schematic view showing an example of a carbon nanotube production system of the present invention. 2 to 4 are views showing the main processing unit in the present invention.
도 1을 참조하면, 시스템(1)은 메인 처리부(x1), 기판 보관부(x2) 그리고 전후처리부(x3)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the
메인 처리부(x1)는 합성 기판(10) 상에 탄소 나노 튜브를 생성하는 공정을 수행한다. 그리고, 전후 처리부(x3)는 메인 처리부(x1)로/로부터 로딩/언로딩되는 합성기판(10)에 대한 전처리 공정 및 후처리 공정을 수행한다. 전처리 공정 및 후처리 공정은 기판에 촉매를 도포하는 공정, 또는 합성 기판 상에 생성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 공정 등을 포함한다.The main processor x1 performs a process of generating carbon nanotubes on the
도 2 내지 도 4를 참조하면, 메인 처리부(x1)는 3개의 반응챔버(100)와, 제1이송장치(200) 그리고 스테이션부(300)를 포함한다. 메인 처리부(x1)는 반응챔버(100)들이 제1이송장치(200) 주변에 수직하게 설치됨으로써 설비 면적 및 설비 폭을 획기적으로 축소할 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 특히, 하나의 제1이송장치(200)가 3개의 반응챔버(100)에서의 합성기판의 로딩과 언로딩을 책임지기 때문에 보다 효율적으로 공정을 진행할 수 있다. 2 to 4, the main processing unit x1 includes three
스테이션부(300)는 제1이송장치(200)와 반응챔버(100)들 간의 합성기판 이송 과정에서 합성기판이 대기 중에 노출되는 것을 방지하기 위하여 외부와 밀폐된 공간을 제공한다. 스테이션부(300)에는 제1이송장치(200)와 반응챔버(100)의 보트(130) 등이 위치된다. 스테이션부(300)의 상부에는 반응챔버(100)의 수직 반응로(110)가 설치되며, 당연히 수직 반응로(110)의 개구는 스테이션부(300) 내부와 연결된다. The
스테이션부(300)에는 그 내부로 질소, 아르곤 등과 같은 불활성가스가 공급될 수 있다. 불활성 가스는 스테이션부(300) 내부에 공기(특히, 산소)를 제거하고 스테이션부(300) 내부를 비활성 가스 분위기를 유지한다. 이는 스테이션부(300) 내에 보트(130)로부터 합성기판(10)이 언로딩될 때, 합성기판(10) 상에 생성된 고온의 탄소 나노 튜브가 산소와 접촉되는 것을 방지한다. The
도 4 및 도 5a를 참조하면, 반응 챔버(100)들은 제1이송장치(200)를 사이에 두고 설치된다. 반응 챔버(100)는 수직 반응로(vertical reaction tube)(110), 가열부(120), 보트(130) 그리고 승강장치(140)를 포함한다. 수직 반응로(110)는 석영(quartz) 또는 그라파이트(graphite) 등과 같이 열에 강한 재질로 이루어지며, 스테이션부(300)의 상부에 수직하게 설치된다. 수직 반응로(110)는 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 수직 반응로(110)의 상단에는 수직 반응로(110) 내부를 외부로부터 밀폐하는 플랜지(112)가 설치되며, 하단에는 보트(130)의 출입을 위한 개구를 갖는 플랜지(114)가 제공된다. 수직 반응로(110)의 생성공간에는 개구를 통해 들어온 합성기판(10)들이 적층된 보트(130)가 위치된다. 가열부(120)는 수직 반응로(110)의 외측에 설치되어 수직 반응로(110)를 공정 온도로 가열하게 된다. 가열부(120)로는 수직 반응로(110)의 외벽을 감싸도록 코일 형상을 가진 열선이 사용될 수 있다. 공정 진행 중 수직 반응로(110)는 대략 섭씨 500 - 1100도(℃)로 유지될 수 있다. 4 and 5A, the
수직 반응로(110)의 상단에 설치되는 플랜지(112)에는 가스공급부(미도시됨)로부터 공급되는 소스가스가 주입되는 가스유입포트(118)가 장착된다. 소스가스로 는 주로 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 벤젠, 크실렌, 일산화탄소 및 이산화탄소로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다. 상기 소스 가스는 열분해에 의해 라디칼로 분해되며 이 라디칼들이 합성기판위에 도포된 촉매와 반응하여 탄소나노튜브를 합성한다. 수직 반응로(110)의 하단에 설치되는 플랜지(114)에는 반응 후 수직 반응로(110) 내부의 잔류 가스 배출을 위한 가스배기포트(119)가 장착된다. The
본 실시예에서는 탄화수소를 열분해 하여 탄소 나노 튜브를 생산하는 열분해법(pyrolysis of hydrocarbon)이 적용된 구조를 가진 반응 챔버(100)를 예를 들어 설명하였으나, 이는 하나의 예에 불과하며, 본 발명의 시스템(1)은 레이저증착법, 플라즈마 화학 기상 증착법, 열화학 기상증착법, 플레임(flame) 합성방법 등의 다양한 생성방식이 적용된 구조를 가진 반응 챔버가 사용될 수 있다. In the present embodiment, a
도 6을 참조하면, 합성기판(10)은 탄소 나노 튜브의 합성이 이루어지는 기저판(base plate)으로서 사용된다. 합성기판(10)은 촉매가 도포되는 바닥면(12)과, 바닥면 테두리로부터 소정 높이로 형성되는 측벽(14)을 포함한다. 합성기판(10)의 측벽(14)은 합성기판(10)에서 성장된 탄소나노튜브(30)가 합성기판(10)으로부터 떨어지는 것을 방지하는 기본적인 기능을 갖는다. 그러나, 이러한 측벽(14)은 합성기판(10)의 바닥면(12)에 도포된 촉매(16)와 소스가스의 접촉을 방해하는 요인으로 작용하게 된다. 탄소 나노 튜브가 합성되는 합성기판(10)으로는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer), ITO(Induim Tin Oxide) 기판, 코팅된 유리(ITO-coated glass), 소다라임 유리, 코닝 유리, 전이금속이 증착된 기판, 알루미나 등이 사용될 수 있 다. 그러나 탄소 나노 튜브를 합성(성장,생성)시키기에 충분한 강성을 가진다면 합성 기판은 상술한 종류의 기판 외에 다양한 종류가 사용될 수 있다.Referring to FIG. 6, the
도 6은 보트의 사시도이고, 도 7a는 보트의 평단면도이며, 도 7b는 도 7a에 도시된 a-a선 단면도이다. FIG. 6 is a perspective view of the boat, FIG. 7A is a plan sectional view of the boat, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along the line a-a shown in FIG. 7A.
도 6 내지 도 7b에 도시된 바와 같이, 보트(130)는 합성기판(10)이 다단으로 놓이는 고정바(132)들과, 고정바(132)들에 설치되는 가스안내부재(134)를 포함한다. 보트(130)는 수직 반응로(110)의 개구 아래에 해당되는 스테이션부(300) 내부에서 대기하게 된다. 보트(130)는 승강장치(140)에 의해 수직 반응로(110)의 생성공간 안으로/밖으로 로딩/언로딩된다. As shown in FIGS. 6 to 7B, the
보트(130)의 가스안내부재(134)는 합성기판(10)의 측벽(14) 구조로 인한 소스가스의 차단 문제를 해결하기 위해 소스가스를 합성기판(10)의 바닥면(12)(촉매가 도포된 면)으로 유도하는 경사판(136)들을 포함한다. 예컨대, 경사판(136)은 합성기판(10)이 입출입되는 방향을 제외한 부분에 배치되는 것이 바람직하다. The
경사판(136)은 고정바(132)들에 다단으로 적층된 합성기판(10) 각각에 대응되게 배치된다. 경사판(136)은 합성기판(10) 방향으로 하향경사지며, 아래 위에 서로 이웃하는 경사판(136)들이 서로 중첩되지 않도록 서로 엇갈리게 배치된다. 도 7b에서 표시하고 있는 소스가스의 흐름을 살펴보면, 수직 반응로(110)의 생성공간으로 수직하게 다운플로우되는 소스가스의 일부는 경사판(136)에 부딪쳐서 합성기판(10)의 바닥면(12)쪽으로 흘러간다. 소스가스의 일부는 합성기판(10)의 바닥면(12)에 도포된 촉매(16)와 반응하여 탄소나노튜브를 합성하고, 그렇지 못한 미반 응 소스가스는 경사판(136) 반대쪽으로 빠져나와서 수직하게 다운플로우되는 소스가스와 합류하여 흘러가다가 또 다른 경사판(136)에 부딪치면서 그 경사판(136)에 해당되는 합성기판(10)의 바닥면(12)으로 흘러가게 된다. 이러한 소스가스의 흐름은 도 7에 화살표로 도시되어 있다. The
이처럼, 보트(130)는 가스안내부재인 경사판(136)을 이용한 소스가스의 방향 전환(흐름 조절)을 통해 다단으로 적층되어 있는 합성기판(10)들로 보다 많은 소스가스가 흐르도록 하였다. As such, the
도 8은 경사판의 변형 예를 보여주는 보트의 측면도이다.8 is a side view of a boat showing a modified example of the inclined plate.
도 8에 도시된 바와 같이, 경사판(136a)들은 설치높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 그 길이가 길어진다. 즉, 가장 위에 위치하는 경사판(136a)은 그 길이가 가장 짧고, 아래로 갈수록 그 길이가 길어진다. 여기서 길이는 수평 방향의 길이, 보트에서 수직 반응로(110) 방향으로 돌출되는 길이를 뜻하는 것이다. 경사판(136a)의 길이가 길수록 보다 많은 양의 소스가스가 부딪히게 되고, 결국 합성기판(10)으로 방향을 바꾸는 소스가스의 양이 많아지게 된다. 최상단에 위치한 경사판(136a)은 그 길이가 짧더라도 소스가스의 농도가 높기 때문에 적은 양의 소스가스가 합성기판(10)으로 제공되어도 부족함이 없다. 그리고 최하단에 위치한 경사판(136a)은 그 길이가 길기 때문에 소스가스의 농도가 낮더라도 많은 양의 소스가스가 합성기판(10)으로 제공되기 때문에 부족함이 없다. 따라서, 이러한 경사판(136a)들의 구조는 합성기판(10)들 각각으로 소스가스의 균일한 공급이 가능하다.As shown in Figure 8, the
도 9는 경사판의 또 다른 변형 예를 보여주는 보트의 측면도이다.9 is a side view of a boat showing another modified example of the inclined plate.
도 9에 도시된 바와 같이, 경사판(136b)들은 소스가스가 통과하는 다수의 관통홀(137)들을 갖는다. 관통홀(137)들은 경사판(136b)들의 설치높이에 따라 위에서 아래로 갈수록 개구면적이 작아지도록 하였다. 소스가스는 수직 반응로(110)의 생성공간 상부로부터 아래로 다운플로우 된다. 따라서, 소스가스의 농도는 생성공간의 상부가 가장 높고 아래로 갈수록 낮아지게 된다. 따라서, 합성기판(10)들 각각으로 균일한 소스가스 공급이 이루어지기 위해서는 가장 높게 위치한 경사판(136b)부터 순차적으로 관통홀(137) 크기를 크게 하여 소스가스가 통과하는 비율을 높임으로써 균일한 소스가스 공급을 제공할 수 있는 것이다. 도 9에서와 같이, 관통홀(137)들의 개구면적을 조절하는 방법 이외에도 관통홀(137)들의 개수를 조절을 통해서도 상기와 같은 효과를 얻을 수 있다. As shown in FIG. 9, the
다시 도 4를 참조하면, 승강장치(140)는 구동부(142)와, 구동부(142)에 의해 승강되며 보트(130)를 지지하는 지지대(144) 그리고 지지대(144)에 설치되며 수직 반응로(110)의 개구를 밀봉하기 위한 시일캡(146)을 포함한다. Referring back to FIG. 4, the
도 5a는 보트가 합성기판의 로딩/언로딩을 위해 스테이션부에서 대기하고 있는 상태를 보여주는 도면이고, 도 5b는 보트가 수직 반응로의 생성공간으로 로딩된 상태를 보여주는 도면으로, 보트(130)는 승강장치(140)에 의해 수직 반응로(110)의 생성공간으로 로딩되며, 이때 시일캡(146)은 수직 반응로(110)의 개구를 밀봉하게 된다. FIG. 5A is a view showing a state in which a boat is waiting in a station unit for loading / unloading of a composite substrate, and FIG. 5B is a view showing a state in which a boat is loaded into a generating space of a vertical reactor. Is loaded into the production space of the
제 1이송장치(200)는 기판 보관부(x2)와 3개의 반응챔버(100)들 간의 합성기판(10) 반송을 책임진다. 제1이송장치(200)는 보트(130)로부터 일회 동작에 1장의 합성기판(10)을 반출하여 기판 보관부(x2)로 반입하거나, 또는 기판 보관부(x2)로부터 일회 동작에 1장의 합성기판(10)을 반출하여 보트(130)로 반입할 수 있는 1개의 앤드 이팩터를 구비한 암 구조를 갖는 로봇으로 구성된다. 그리고 제1이송장치(200)는 승강 및 하강이 가능하다. 제1이송장치(200)는 본 실시예에서 보여주는 구조 이외에도 통상적인 반도체(또는 평판디스플레이) 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 합성기판(W)을 하나의 암으로 핸들링 할 수 있는 블레이드 구조의 암을 구비한 로봇이나, 2개 이상의 암을 구비한 로봇 또는 이들을 혼합적으로 채용한 로봇 등과 같은 다양한 구조의 로봇들이 사용될 수 있다.The
기판 보관부(x2)는 메인 처리부(x1)와 전후 처리부(x3)를 연결하는 버퍼 공간으로, 기판 보관부(x2)는 메인 처리부(x1)에서 처리될 합성기판(10)들이 대기하고, 메인 처리부(x1)에서 처리되어 전후 처리부(x3)로 이송될 합성기판(10)들이 대기하는 카세트(410)를 갖으며, 메인 처리부(x1) 측 출입구와 전후 처리부측 출입구는 각각 슬릿 밸브(420)에 의해 개폐된다. The substrate storage unit x2 is a buffer space that connects the main processing unit x1 and the front and rear processing unit x3, and the substrate storage unit x2 waits for the
다시 도 1을 참조하면, 전후 처리부(x3)는 촉매 도포장치(500), 회수장치(600), 그리고 제 2이송장치(700)를 가진다. Referring back to FIG. 1, the front and rear processing unit x3 includes a
촉매 도포장치(500)는 합성기판(10)이 반응 챔버(100)로 로딩되기 전에 합성기판(10) 상에 촉매를 도포하는 공정을 수행한다. 회수장치(600)는 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성 기판(10) 상에 생성된 탄소 나노 튜브를 합성 기판(10)으로부터 회수하는 공정을 수행한다. 제 2이송장치(700)는 기판 보관부(x2), 촉매 도포 장치(500), 그리고 회수장치(600) 간에 합성기판(10)을 이송한다. 제 2이송장치(700)는 촉매 도포부(500)와 회수부(600) 사이에 위치된다.The
여기서, 촉매는 예를 들면 철, 백금, 코발트, 니켈, 이트륨 등의 전이금속과 또는 이들의 합금 및 Mg0, Al203, Si02 등의 다공성 물질이 혼합된 분말형태일 수 있다. 또는 이러한 소재가 포함된 액상의 촉매일 수 있다. The catalyst may be, for example, in the form of a powder in which transition metals such as iron, platinum, cobalt, nickel, and yttrium, and alloys thereof, and porous materials such as Mg0, Al203, and Si02 are mixed. Or it may be a liquid catalyst containing such a material.
상술한 예에서는 촉매가 촉매 도포장치(500)에서 별도로 합성기판(10) 상에 도포되고, 반응 챔버(100) 내에서는 촉매가 도포된 합성기판(10) 상에 탄소나노튜브를 생성시키는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 촉매 도포부를 제거하고, 반응 챔버 내에서 촉매 및 소스가스를 공급하여 합성기판 상에 촉매 도포 및 탄소 나노 튜브의 생성이 이루어질 수 있다.In the above-described example, the catalyst is applied on the
본 발명에 의하면 보트의 가스안내부재가 소스가스를 합성기판으로 안내하기 때문에 소스가스의 사용 효율을 높이고, 탄소나노튜브의 생산성을 향상시킬 수 있다. According to the present invention, since the gas guide member of the boat guides the source gas to the synthetic substrate, the use efficiency of the source gas can be increased and the productivity of the carbon nanotubes can be improved.
또한, 본 발명이 적용된 탄소 나노 튜브 생산을 위한 설비에 의하면, 탄소 나노 튜브를 대량으로 생산할 수 있다.In addition, according to the equipment for producing carbon nanotubes to which the present invention is applied, carbon nanotubes can be produced in large quantities.
또한, 본 발명은 반응 챔버들이 수직하게 설치되고, 제1이송장치가 반응챔버들의 합성기판 이송을 책임지기 때문에 설비 면적 및 설비 폭을 획기적으로 축소할 수 있는 각별한 효과를 갖는다. In addition, the present invention has a special effect that can dramatically reduce the installation area and equipment width because the reaction chambers are installed vertically, the first transfer device is responsible for the transfer of the composite substrate of the reaction chambers.
또한, 본 발명에 의하면, 이송장치의 스토로크가 짧아서 처짐 현상이나 메커 니즘이 간단할 뿐만 아니라, 기존의 반도체 및 엘시디 공정에서 사용되는 이송장치를 사용할 수 도 있다. Further, according to the present invention, the stroke of the transfer device is short, so that not only the deflection phenomenon and the mechanism are simple, but also the transfer device used in the existing semiconductor and LCD processes can be used.
또한, 본 발명에 의하면, 좁은 공간에 복수의 반응 챔버들이 설치될 수 있는 각별한 효과를 갖는다. In addition, according to the present invention, it has a special effect that a plurality of reaction chambers can be installed in a narrow space.
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