KR100960853B1 - 박막선재 제조장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 MgB2 초전도 박막선재(coated conductor) 제조 장치에 관한 것이다. 이 장치는 단일 라인 공정(single-line-process)을 기본으로 하고, 보론 스퍼터링(B-sputtering) 증착부와 마그네슘(Mg) 열-증발 반응부로 구성되어 있다. 금속기판을 포함한 다양한 기판을 보론 스퍼터링 증착부 이전 부분의 릴(reel) 챔버(chamber)로부터 공급하여 마그네슘 열-증발 반응부 이후 부분의 릴 챔버로 이송되는 구성을 유지하며, 이송되는 기판들의 아래로 처짐을 방지하기 위하여 보론 스퍼터링 증착부와 마그네슘 열-증발 반응부 중간부분의 연결부분에 가이드 롤러(guide roller)가 구비된다. 보론 스퍼터링 증착부는 이송되는 기판들의 이송에 방해 없이 증착온도까지 가열하고 유지하기 위한 방안으로 유도가열장치(induction heating method)를 구성하며, 마그네슘 열-증발 반응부의 가열장치는 선재 이송이 가능하고 마그네슘 증기압을 높이는 박스(box) 형태로 구성하고, 이송기판 가열부와 마그네슘 열-증발 가열부를 하나의 일체형 혹은 상호 분리형으로 구비된다.
스퍼터링, 열-증발장치, 공급릴, 수거릴, 박막선재, single-line-process

Description

박막선재 제조장치{Apparatus for Coated Conductor Fabrication}
본 발명은 MgB2 등의 박막선재(coated conductor) 제조장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 릴을 통한 장선의 금속 및 다양한 종류의 기판들을 이송하여 스퍼터링 증착과 열-증발 확산 반응을 하나의 라인 공정으로 하되 기판의 노출면 전체를 증착할 수 있는 박막선재 제조장치 및 그 방법에 관한 것이다.
일반적으로 초전도 박막선재 제조는 고온초전도 ReBCO 초전도체를 2축-배향된 테이프 형태의 금속 기판 위에 물리적 기상증착(Physical Vapor Deposition; PVD) 방식 등을 이용하여 이루어지는데, 제조 공정이 다단계로서 비경제적이다. 먼저, 우수한 특성을 가지는 고온초전도 박막선재를 제조하기 위해서는 사용하는 테이프 형태의 금속 기판이 2축-배향성을 가져야하며, 2축-배향성의 금속기판 제조 방식에는 대표적으로 압연도움 이축배양 집합구조기판(Rolling Assisted Biaxially Textured Substrate, 이하 RABiTS라 함) 혹은 이온빔 도움 증착(Ion Beam Assisted Deposition, 이하 IBAD라 함) 방법이 있고, 이와 같이 제조된 테이프 형태의 2축-배향된 금속 기판위에 두-세층의 완충층(buffer layer)을 펄스레이저 증착(Pulsed Laser deposition, 이하 PLD라 함), 알에프 스퍼터링(RF-Sputtering), 열 동시증발(Thermal Co-evaporation), 유기금속화학 기상증착(Metal Organic Chemical Vapor Deposition, 이하 MOCVD라 함), 혹은 유기금속 증착(Metal Organic Deposition, 이하 MOD라 함) 방법 등으로 증착한 후, 최종적으로 ReBCO 고온초전도층을 완충층 제조방법과 유사하게 PLD(Pulsed Laser deposition), RF-Sputtering, Thermal Co-evaporation, MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition), 혹은 MOD(Metal Organic Deposition) 방법 등으로 증착함으로서 고온초전도 ReBCO 박막선재가 제조 된다. 따라서 고온초전도 ReBCO 박막선재의 제조에는 많은 제조 공정과 다소 복잡한 기술이 요구되어 비경제적이기 때문에, 새로운 초전도체를 이용한 좀 더 간단하고 경제적인 박막선재 개발 등이 대두되고 있다.
한편, MgB2 초전도체는 2001년도에 발견된 새로운 물질이며, 2원자 성분계의 간단한 구조로서, 4원자 성분계인 고온초전도 ReBCO에 비하여 박막의 제조가 쉬울 것으로 예상되었으나, 마그네슘-보론 두 물질간의 증기압(vapor pressure) 차가 매우 크기 때문에, MgB2 박막 제조에 어려움이 있다. 이러한 MgB2 초전도 박막을 제조하는 방법으로 2단계(two-step) 증착법과 인-시추(in-situ) 증착방법이 있는데, 2단계(two-step) 증착법이란 보론(B)을 먼저 증착한 후 마그네슘(Mg) 증기압 상태에서 후열처리(post-annealing) 공정을 통한 MgB2 박막을 제조하는 것이며, 인-시추(in-situ) 증착방법은 Mg과 B를 동시에 증착하여 MgB2 박막을 제조하는 것으로 하이브리드 물리적 화학적 기상증착(Hybrid Physical Chemical Vapor Deposition, 이 하 HPCVD라 함) 혹은 반응성 동시증발(Reactive Co-evaporation) 방법 등이 이용되고 있다.
그러나 언급한 두 방법들은 모두 단-시편들을 이용한 MgB2 박막제조에 관한 것으로, 본 발명에서 제시하는 수백 미터 길이의 장-선재 개념의 MgB2 박막선재 제조와는 명확한 차이가 있다.
그리고 MgB2 박막선재와 다른 개념인 MgB2 PIT(powder in tube) 초전도 선재가 있는데, 이는 MgB2 분말을 금속성 튜브 안에 넣어 인발(drawing) 및 압연(rolling) 과정을 거쳐 수백 미터 길이 장-선의 MgB2 PIT 초전도 선재를 제조할 수 있으나, MgB2 분말들이 PIT 제조 공정상 튜브 내에 치밀하게 유지하는데 어렵고, 구조적인 한계로 인한 MgB2 PIT 초전도 선재의 통전전류 특성을 향상시키는 기술이 쉽지 않으며, 초전도 특성이 전체적으로 MgB2 박막재료와 비교하여 현저하게 떨어지는 단점이 있다.
따라서 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 릴을 통한 장선의 금속 및 다양한 종류의 기판들을 이송하여 스퍼터링 증착과 열-증발 증착 반응을 하나의 라인 공정으로 하여 수백 미터 길이의 박막선재를 제조할 수 있는 박막선재 제조장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 기판의 노출면 전체를 증착할 수 있는 박막선재 제조장치 및 그 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 와이어 형상 또는 테이프 형상의 기판에 박막을 증착하기 위한 박막 증착장치에 있어서, 기판이 풀림되는 공급릴과;
제1챔버와; 상기 제1챔버와 공간적으로 연결된 제2챔버와; 상기 공급릴에서 풀림된 후, 상기 제1챔버 및 제2챔버를 거쳐서 이송되는 기판이 감겨지는 수거릴과; 상기 제1챔버에 형성되고 타겟 물질을 스퍼터링시켜 이송되는 기판에 증착물질을 증착시키는 스퍼터 장치와; 상기 제2챔버에 형성되고, 증착물질을 증발시켜 상기 스퍼터 장치측에서 이송된 기판에 증착물질을 확산 반응시키는 증발장치;를 포함하여 구성되는 박막선재 제조장치를 기술적 요지로 한다.
여기서, 상기 제1챔버와 제2챔버 사이에는 연결챔버가 형성되고, 상기 연결챔버에는 상기 기판을 안내시키는 가이드롤러가 형성되고, 상기 제1챔버와 제2챔버는 별개로 진공 배기되고, 상기 제1챔버에는 상기 기판을 가열시키는 히터가 형성 되고, 상기 히터는 기판의 이송에 방해되지 않게 유도가열방식 히터로 형성되는 것이 바람직하다.
그리고, 상기 스퍼터 장치는, 이송 기판의 노출된 표면에 균일하게 스퍼터링 증착이 이루어질 수 있도록, 이송 기판을 중심으로 상하 수직 혹은 좌우 평면으로 2개의 스퍼터링 건들이 배치되고, 상기 증발장치는, 내부에 이송되는 기판이 수용되고, 증기압을 유지시키는 하우징과;상기 하우징 내부에 형성되고, 증발물질이 수용되는 증발도가니; 그리고, 상기 기판을 가열시키는 히터;를 포함하여 구성되고, 상기 히터는 상기 기판 라인에 평행하게 반구 형태로 구성되고, 상기 증발도가니에는 증발도가니에 수용된 증발물질을 가열시키는 히터가 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 제1챔버에는, 상기 스퍼터 장치와 이격 되게 형성되고, 증발물질을 증발시켜 기판에 증발 증착시키는 보조 증발장치가 형성되고, 상기 보조 증발장치는, 내부에 이송기판이 수용되고, 원통형상으로 형성되어 증기압을 유지시키는 박스와; 상기 박스 내부에 형성되고, 증발물질이 수용된 증발도가니와; 상기 박스를 감싸는 형상으로 형성된 히터;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
한편, 상기 증발장치는, 내부에 이송되는 기판이 수용되고, 증기압을 유지시키는 하우징과; 상기 하우징 내부에 형성되고, 증발물질이 수용되는 증발도가니; 그리고, 상기 하우징을 감싸는 형태로 형성된 유도가열방식 또는 저항방식 히터;를 포함하여 구성되는 것이 바람직하다.
바람직하게 상기 증발장치는, 내부에 이송되는 기판이 수용되고, 증기압을 유지시키는 하우징과; 상기 하우징 내부에 형성되고, 증발물질이 수용되는 증발도 가니; 그리고, 기판의 이송에 방해되지 않게 유도가열방식으로 형성된 히터;를 포함하여 구성되고, 상기 증발도가니는, 좌우로 한 쌍이 이격 형성되고, 내측에 상면에 증발물질이 분사되는 분사구가 형성되거나, 상기 증발도가니는 상하로 한 쌍이 이격 형성되고, 기판에 인접한 측에 증발물질이 분사되는 분사구가 형성되는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이 본 발명은 릴을 통한 장선의 금속 및 다양한 종류의 기판들을 이송하여 스퍼터링 증착과 열-증발 증착 반응을 하나의 라인 공정으로 하여 수백 미터 길이의 박막선재를 제조할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 기판의 노출면 전체를 증착할 수 있는 효과가 또한 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예를 도면을 참조로 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 초전도 박막선재 제조장치의 단면도이고, 도 2는 도 1에 따른 히터를 나타낸 상세도이고, 도 3은 본 발명의 제2실시예에 따른 박막선재 제조장치에서 스퍼터 장치측의 단면도이고, 도 4는 도 3의 보조증발장치의 상세도이고, 도 5는 본 발명의 제3실시예에 따른 박막선재 제조장치에서 증발장치의 단면도이고, 도 6은 본 발명의 제4실시예에 따른 박막선재 제조장치에서 증발장치의 단면도이고, 도 7은 도 6에서 좌우배치형 증발도가니를 나타낸 상세도이고, 도 8은 도 6에서 상하배치형 증발도가니 및 상부증발도가니의 요부단면을 나타낸 상세도이다.
도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 박막선재 제조장치는 크게 공급릴(101)과, 제1챔버(110)와, 연결챔버(120)와, 제2챔버(130)와, 수거릴(141)과, 스퍼터 장치(200) 그리고 증발장치(300)로 구성된다.
여기서 상기 스퍼터 장치(200)는 보론(B) 등을 스퍼터링(Sputtering) 하기 위한 증착 장치이며, 증발장치(300)는 마그네슘(Mg) 등을 증착하기 위한 증발장치이다.
< 제 1실시예 >
상기 공급릴(101)은 증착을 위한 테이프 형상 또는 와이어 형상의 기판(150)을 풀어주는 장치이며 공급릴 챔버(100)에 형성된다. 상기 공급릴 챔버(100) 측면에는 외부 진공펌프(111)에 의해 진공 배기되는 제1챔버(110)가 형성되고, 상기 제1챔버(110)에는 후술하는 스퍼터 장치(200)가 형성된다.
상기 제1챔버(110)의 측면에는 상기 제1챔버(110)와 공간적으로 연결된 연결챔버(120)가 형성되고, 상기 공급릴(101)에서 풀림된 기판(150)이 상기 제1챔버(110) 및 연결챔버(120)를 통하여 제2챔버(130)로 연결된다. 상기 연결챔버(120) 내부에는 상기 공급릴(101)에서 풀림 되고 후술하는 수거릴(141)에 감김되는 기판(150)의 하측 처짐을 방지시키는 가이드롤러(121)가 형성된다.
상기 연결챔버(120)의 측면에는 제2챔버(130)가 형성되고, 상기 연결챔버(120)와 공간적으로 연결되며 외부 진공펌프(131)에 의해 진공 배기 된다. 그리고 상기 제2챔버(130)의 측면에는 수거릴 챔버(140)가 형성되고, 수거릴 챔버(140) 에는 수거릴(141)이 형성된다.
상기 수거릴(141)은 상기 공급릴(101)에서 풀림되고, 제1챔버(110)에서 스퍼터 증착되고, 제2챔버(130)에서 증발 확산 반응된 기판(150)이 감겨지게 된다.
상기 스퍼터 장치(200)는 상기 제1챔버(110)에 형성되고, 크게 스퍼터링 건(210)과 히터(220)로 구성된다.
상기 스퍼터링 건(210)에는 타겟이 형성되고, 이송 기판(150)의 노출된 표면에 균일하게 스퍼터링 증착이 이루어질 수 있도록, 이송 기판을 중심으로 상하 수직 혹은 좌우 평면으로 2개의 스퍼터링 건(210)들이 배치되어 형성된다. 그리고 상기 히터(220)는 기판(150)의 이송에 방해되지 않게 기판(150)을 감싸는 코일형상의 유도가열방식 히터(220)로 형성된다.
상기 증발장치(300)는 상기 제2챔버(130)에 형성되고, 크게 하우징(310)과, 증발도가니(320)와, 히터(330)로 구성된다.
상기 하우징(310)은 내부에 기판(150)이 수용되고, 기판이 용이하게 이동되게 양측면에 게이트가 형성되는 구조이다. 여기서 상기 하우징(310)은 상기 제2챔버(130) 내부에 형성된 2중 챔버형 구조로써, 증발물질의 증기압을 일정하게 유지시키는 역할을 한다.
상기 하우징(310) 내부에는 증발물질이 수용되는 증발도가니(320)가 형성되며, 상기 하우징(310)의 외측면에는 히터(321)가 형성되어 상기 증발도가니(320)에 수용된 증발물질을 가열시킨다.
그리고 상기 증발도가니(320)의 반대측에는 기판 가열용 히터(330)가 형성되 는바, 상기 히터(330)는 상기 기판 라인에 평행하게 반구 형태로 구성되어 기판(150)에 열을 전달시킨다.
상기와 같이 구성되어, 공급릴(101)에서 풀려진 기판(150)이 제1챔버(110)에서 보론(B) 등에 의한 스퍼터링(Sputtering) 증착이 행해지고, 연이어 상기 제2챔버(130)로 이송된 기판(150)은 상기 제2챔버(130)에서 마그네슘(Mg) 등에 의한 증발 확산반응이 이루어진 후, 상기 수거릴(141)에서 감겨 지게 되면, 이송되는 기판(150)들의 일부 표면이 아닌 전체적인 표면에 균일하게 박막이 증착된 박막선재가 완성된다.
여기서 공급릴 챔버(100), 제1챔버(110), 연결챔버(120), 제2챔버(130), 수거릴 챔버(140)의 상호 연결되는 부분은 이송되는 기판(150)에 손상이 없을 정도로 이송이 자유롭게 유지될 수 있고, 각각 챔버들의 부분 분압이 유지 될 수 있도록 이송되는 기판들의 두께와 너비에 관련되는 크기의 갭으로 구성된다.
본 발명의 제1실시예 외에 스퍼터 장치 및 증발장치는 다양한 형태로 변형가능하며 이하 살펴보도록 하겠습니다.
< 제2실시예 >
본 발명의 제2실시예는 다른 내용은 상기 제1실시예와 동일하며 도 3과 같이, 단지 상기 제1챔버 내부에 보조증발장치(400)를 더 형성하는 구성이다. 상기 보조증발장치(400)는 상기 스퍼터 장치(200)의 좌측 또는 우측 또는 양 측면에 설 치하여도 무방하다.
상기 보조증발장치(400)는 도 4와 같이, 크게 박스(410)와, 증발도가니(420)와, 히터(430)로 구성된다.
상기 박스(410)는 내부에 이송 기판(150)이 수용되고, 기판(150)이 원할 하게 이송되게 원통 형상으로 형성되어 증기압을 유지시킨다.
상기 증발도가니(420)는 상기 박스(410) 내부에 원통형상으로 형성되어, 증발물질이 수용되고, 상기 박스(410)를 감싸는 형상으로 히터(430)가 형성된다. 상기 히터(430)는 상기 기판(150) 및 상기 보조증발장치(40))의 증발 도가니(410)에 수용된 증발물질을 가열시키게 되며 가열된 증발물질이 분사구(421)를 통하여 분사되어 기판(150)에 증착된다.
본 발명의 제2실시예서는, 제1챔버(110)에 스퍼터 장치(200) 이외에 원통형의 보조증발장치(400)를 좌우에 도입함으로써, MgB2 박막 등이 이송 기판(150)에 증착되도록 구성됨과 동시에, 다음 단계인 제2챔버(130)에서 재차 마그네슘 등의 증발 확산 반응이 이루어짐에 의해 박막선재의 성능 향상이 이루어지는 것이다.
그 외의 구성은 상기 제1실시예와 동일하다.
< 제3실시예 >
본 발명의 제3실시예는 제2챔버(130) 증발장치만 상기 제1실시예에 상이하며 나머지는 동일하다. 도 5에 나타난 바와 같이, 일체형 가열방식 증발장치(300)로 구성된다.
상기 증발장치(300)는, 내부에 이송되는 기판(150)이 수용되고, 증기압을 유지시키는 하우징(310)과, 상기 하우징(310) 내부에 형성되고, 증발물질이 수용되는 증발도가니(320) 및 상기 하우징(310)을 감싸는 형태로 형성된 유도가열방식 히터(330)로 구성되어 상기 히터(330)가 상기 기판(150)을 가열함과 동시에 증발물질을 가열하는 구성이다.
즉, 히터(330)에 의해 하우징(310)을 가열함으로서 이송되는 기판(150)이 가열되어 하우징(310) 안을 통과할 때 마그네슘 등의 확산반응이 일어나 우수한 특성의 MgB2 박막형성이 되도록 구성된다.
그 외의 구성요소는 상기 제1실시예와 동일하다.
< 제4실시예 >
본 발명의 제4실시예는 제2챔버(130) 증발장치만 상기 제1실시예에 상이하며 나머지는 동일하다. 도 6에 나타난 바와 같이, 분리형 가열방식 증발장치(300)로 구성된다.
상기 증발장치(300)는, 내부에 이송되는 기판(150)이 수용되고, 증기압을 유지시키는 하우징(310)과, 상기 하우징(310) 내부에 한 쌍이 형성되고, 증발물질이 수용되는 증발도가니(320) 및 기판(150)의 이송에 방해되지 않게 유도가열방식으로 형성된 히터(330)로 구성되어 유도가열방식 히터(330)에 의해 기판(150)이 가열되 고, 증발도가니(320) 내부의 증발물질을 별개의 히터(321)로 가열하는 구성이다.
즉, 보론(B) 혹은 MgB2 등이 증착되어 이송되는 증착 기판(150)이, 유도가열방식 히터(330) 및 증발도가니 가열 히터(321)가 장착된 하우징(310) 내부를 통과할 때 마그네슘 확산반응이 일어나 우수한 특성의 MgB2 박막형성이 되도록 구성된다. .
여기서, 상기 증발도가니(320)는 좌우 한 쌍 또는 상하 한 쌍으로 형성된바, 좌우 한 쌍인 경우, 도 7와 같이, 기판을 중심으로 증발도가니(320)가 좌우로 이격 되어 형성되어 있으며, 기판에 인접한 각각의 증발도가니(320) 내측 상면에는 증발물질이 분사되는 분사구(322)가 형성된다.
상하로 한 쌍이 형성되는 경우에는 도 8과 같이, 기판을 중심으로 상하에 증발도가니(320)가 이격 되어 형성되어 있으며, 기판에 인접한 측에 증발물질이 분사되는 분사구(322)가 형성된다.
그 외의 구성요소는 상기 제1실시예와 동일하다.
도 1 - 본 발명의 제1실시예에 따른 초전도 박막선재 제조장치의 단면도.
도 2 - 도 1에 따른 히터를 나타낸 상세도.
도 3 - 본 발명의 제2실시예에 따른 박막선재 제조장치에서 스퍼터장치측의 단면도.
도 4 - 도 3의 보조증발장치의 상세도.
도 5 - 본 발명의 제3실시예에 따른 박막선재 제조장치에서 증발장치의 단면도.
도 6 - 본 발명의 제4실시예에 따른 박막선재 제조장치에서 증발장치의 단면도.
도 7 - 도 6에서 좌우배치형 증발도가니를 나타낸 상세도.
도 8 - 도 6에서 상하배치형 증발도가니 및 상부증발도가니의 요부단면을 나타낸 상세도.
< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >
100 : 공급릴챔버 101 : 공급릴
110 : 제1챔버 111 : 진공펌프
120 : 연결챔버 121 : 가이드롤러
130 : 제2챔버 131 : 진공펌프
140 : 수거릴챔버 141 : 수거릴
150 : 기판 200 : 스퍼터장치
210 : 스퍼터링건 220 : 히터
300 : 증발장치 310 : 하우징
320 : 증발도가니 321 : 히터
322 : 분사구 330 : 히터
400 : 보조증발장치 410 : 박스
420 : 증발도가니 421 : 분사구
430 : 히터

Claims (16)

  1. 와이어 형상 또는 테이프 형상의 기판에 박막을 증착하기 위한 박막 증착장치에 있어서,
    기판이 풀림되는 공급릴과; 제1챔버와; 상기 제1챔버와 공간적으로 연결된 제2챔버와; 상기 공급릴에서 풀림된 후, 상기 제1챔버 및 제2챔버를 거쳐서 이송되는 기판이 감겨지는 수거릴과; 상기 제1챔버에 형성되고 타겟 물질을 스퍼터링시켜 이송되는 기판에 증착물질을 증착시키는 스퍼터 장치와; 상기 제2챔버에 형성되고, 증착물질을 증발시켜 상기 스퍼터 장치측에서 이송된 기판에 증착물질을 확산 반응시키는 증발장치;를 포함하여 구성되되,
    상기 증발장치는,
    내부에 이송되는 기판이 수용되고, 증기압을 유지시키는 하우징과; 상기 하우징 내부에 형성되고 증발물질이 수용되는 증발도가니; 그리고, 상기 기판을 가열시키는 히터;를 포함하여 구성됨을 특징을 하는 박막선재 제조장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1챔버와 제2챔버 사이에는 연결챔버가 형성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 연결챔버에는 상기 기판을 안내시키는 가이드롤러가 형성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 제1챔버와 제2챔버는 별개로 진공 배기됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 하나의 항에 있어서, 상기 제1챔버에는 상기 기판을 가열시키는 히터가 형성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 히터는 기판의 이송에 방해되지 않게 유도가열방식 히터로 형성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  7. 제 5항에 있어서, 상기 스퍼터 장치는,
    이송 기판의 노출된 표면에 균일하게 스퍼터링 증착이 이루어질 수 있도록, 이송 기판을 중심으로 상하 수직 혹은 좌우 평면으로 2개의 스퍼터링 건들이 배치되는 것을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  8. 삭제
  9. 제1항에 있어서, 상기 히터는 상기 기판 라인에 평행하게 반구 형태로 구성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 증발도가니에는 증발도가니에 수용된 증발물질을 가열시키는 히터가 형성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  11. 제5항에 있어서, 상기 제1챔버에는,
    상기 스퍼터 장치와 이격 되게 형성되고, 증발물질을 증발시켜 기판에 증발 증착시키는 보조 증발장치가 형성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 보조 증발장치는,
    내부에 이송기판이 수용되고, 원통형상으로 형성되어 증기압을 유지시키는 박스와;
    상기 박스 내부에 형성되고, 증발물질이 수용된 증발도가니와;
    상기 박스를 감싸는 형상으로 형성된 히터;를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  13. 제 5항에 있어서, 상기 증발장치의 히터는,
    상기 하우징을 감싸는 형태로 형성된 유도가열방식 또는 저항방식 히터임을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  14. 제5항에 있어서, 상기 증발장치의 히터는,
    기판의 이송에 방해되지 않게 유도가열방식으로 형성된 히터임을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  15. 제14항에 있어서, 상기 증발도가니는, 좌우로 한 쌍이 이격 형성되고, 내측 상면에 증발물질이 분사되는 분사구가 형성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
  16. 제14항에 있어서, 상기 증발도가니는 상하로 한 쌍이 이격 형성되고, 기판에 인접한 측에 증발물질이 분사되는 분사구가 형성됨을 특징으로 하는 박막선재 제조장치.
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KR101423626B1 (ko) * 2012-06-21 2014-07-30 주성엔지니어링(주) 박막형 태양전지 제조장치 및 이에 이용되는 증착챔버
KR101335684B1 (ko) * 2012-08-07 2013-12-03 한국전기연구원 초전도 테이프 선재의 증착 장치
KR102180720B1 (ko) * 2018-05-04 2020-11-19 주식회사 야스 면 증발원을 적용한 다목적 증착시스템
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