KR101247295B1 - Apparatus for forming thin film of tape substrate and manufacture method the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 테이프 기판의 박막 형성장치 및 그를 이용한 박막 형성방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 회전드럼에 감겨 이동하는 테이프 기판에 마주보는 면에 테이프 이동방향과 직교하는 방향으로 왕복 이동하여 반응가스와 소스가스를 교대 공급함으로써 고온도 초전도 선재를 대량 생산할 수 있는 테이프 기판의 박막 형성장치 및 그를 이용한 박막 형성방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a thin film forming apparatus of a tape substrate and a thin film forming method using the same. More particularly, the reaction gas is reciprocated in a direction orthogonal to the tape moving direction on a surface facing the tape substrate wound on a rotating drum. The present invention relates to a thin film forming apparatus for a tape substrate capable of mass-producing high temperature superconducting wires by alternately supplying and source gas, and a thin film forming method using the same.
일반적으로, 고온초전도 선재는 금속 기판에 3가지 금속 예를 들어, 소스가스의 성분인 Cu, Ba, Y와 반응가스인 산소를 반응시키면서 고온초전도 박막을 형성함으로서 제작된다.In general, a high temperature superconducting wire is produced by forming a high temperature superconducting thin film while reacting three metals, for example, Cu, Ba, and Y, which are components of a source gas, with oxygen, which is a reaction gas, on a metal substrate.
고온초전도박막과 같은 물질을 제작하는 방법으로는 Pulsed laser deposition (PLD), metal organic chemical vapour deposition (MOCVD), metal organic deposition (MOD), 및 co-evaporation 등이 있다. 이러한 방법들 중에서 동시증착(co-evaporation) 방식은 원료의 값이 저렴하고 제작 속도가 빠른 것이 특징이다.Methods of fabricating materials such as high temperature superconducting thin films include pulsed laser deposition (PLD), metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), metal organic deposition (MOD), and co-evaporation. Among these methods, the co-evaporation method is characterized by low cost of raw materials and fast manufacturing speed.
이러한 박막은 반응기체, 예를 들어 산소의 압력이 10밀리 Torr정도 이므로 이러한 가스압력 상태에서는 금속물질의 증기가 기판표면에 접근하지 못한다. 따라서 낮은 가스압력에서 증착이 이루어지고 높은 가스압력에서 반응이 이루어져야 한다. 기판이 매우 긴 테이프일 경우 동시 증착 방식에서는 이러한 조건을 만족시키기 위하여 특별히 고안된 증착장치와 방법이 필요하다.Since the thin film has a pressure of about 10 milliTorr in the reaction gas, for example, oxygen, the vapor of the metallic material does not approach the surface of the substrate under such gas pressure. Therefore, deposition should be carried out at low gas pressure and reaction at high gas pressure. If the substrate is a very long tape, the simultaneous deposition method requires a specially designed deposition apparatus and method to satisfy these conditions.
이를 해결하기 위해 등록특허공보 제10-1055611호에는 본 출원인에 의해 기존의 구성에 비해 개선된 테이프 기판 박막 형성장치가 제안된 바 있다.
In order to solve this problem, Korean Patent Application Publication No. 10-1055611 proposes an improved tape substrate thin film forming apparatus compared to the existing configuration by the present applicant.
기존의 테이프 기판 박막 형성장치는 공급바퀴와 회수바퀴 사이의 연결 구성과, 반응가스와 소스가스를 교대(交代) 공급하는 장치 구성 등이 매우 복잡하여 제작하기 어렵다.Existing tape substrate thin film forming apparatus is difficult to manufacture because the connection configuration between the supply wheel and the recovery wheel, and the device configuration for alternately supplying the reaction gas and the source gas.
또한, 기존의 테이프 기판 박막 형성장치는 테이프 기판의 길이가 수백 미터 정도인 경우 제작이 가능하지만, 수킬로 미터 길이 및 수백 밀리 미터의 광폭의 금속 테이프 기판에 박막을 증착하기 어려운 문제점이 있다.In addition, the conventional tape substrate thin film forming apparatus may be manufactured when the length of the tape substrate is about several hundred meters, but there is a problem that it is difficult to deposit a thin film on a metal tape substrate having a width of several kilometers and several hundred millimeters.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.Therefore, there is a need to improve this.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 회전드럼에 감겨 이동하는 테이프 기판에 마주보는 면에 테이프 기판 이동방향과 교차하는 방향으로 왕복 이동하여 반응가스와 소스가스를 기판 표면에 교대 공급함으로써 고온도 초전도 선재를 대량 생산할 수 있는 테이프 기판의 박막 형성장치 및 그를 이용한 박막 형성방법을 제공하는 것이 목적이다.The present invention has been created by the necessity as described above, by alternately supplying the reaction gas and the source gas to the surface of the substrate by reciprocating in the direction crossing the tape substrate moving direction on the surface facing the tape substrate wound on the rotating drum It is an object of the present invention to provide a thin film forming apparatus of a tape substrate capable of mass-producing high temperature superconducting wires and a thin film forming method using the same.
또한, 본 발명은 반응가스와 소스가스를 교대 공급하는 가스공급부재의 전체 길이를 자유롭게 조절하는 것이 가능함으로써 수백 밀리 미터의 광폭의 금속 테이프 기판에 박막을 증착하는 것이 가능하게 하는 테이프 기판의 박막 형성장치 및 그를 이용한 박막 형성방법을 제공하는 것이 목적이다.In addition, the present invention is capable of freely adjusting the entire length of the gas supply member for alternately supplying the reaction gas and the source gas, thereby forming a thin film of the tape substrate which makes it possible to deposit a thin film on a metal tape substrate having a width of several hundred millimeters. It is an object to provide a device and a method for forming a thin film using the same.
또한, 본 발명은 가스공급부재를 회전드럼의 곡률에 맞게 회전드럼을 감싸도록 구성하여 틈새를 줄여줌으로써, 반응가스가 누출되는 것을 최소화시킬 수 있는 테이프 기판의 박막 형성장치 및 그를 이용한 박막 형성방법을 제공하는 것이 목적이다.
In addition, the present invention provides a thin film forming apparatus and a thin film forming method using a tape substrate that can minimize the leakage of the reaction gas by reducing the gap by configuring the gas supply member to surround the rotating drum in accordance with the curvature of the rotating drum The purpose is to provide.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치는, 진공챔버; 상기 진공챔버 내에 설치되며, 공급릴에서 회수릴로 이송하는 테이프 기판을 감아주기 위해 회전하고, 내측에 가열부재가 구비되는 회전드럼; 상기 회전드럼에 감긴 테이프 기판의 마주보는 면에 배치되고, 소스가스 공급통로와 반응가스 공급통로가 형성되어 소스가스와 반응가스를 공급하는 가스공급부재; 및 상기 가스공급부재를 상기 회전드럼의 회전축과 나란한 방향으로 왕복 운동시키는 왕복구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다,In order to achieve the above object, a thin film forming apparatus of a tape substrate according to an embodiment of the present invention, a vacuum chamber; A rotating drum installed in the vacuum chamber and rotating to wind a tape substrate transferred from a supply reel to a recovery reel, and having a heating member disposed therein; A gas supply member disposed on an opposite surface of the tape substrate wound around the rotating drum, and configured to supply a source gas and a reaction gas by forming a source gas supply passage and a reaction gas supply passage; And a reciprocating driving part configured to reciprocate the gas supply member in a direction parallel to the rotation axis of the rotary drum.
또한, 상기 가열부재는 상기 회전드럼의 내부에 형성된 공간부에 고정 설치되되, 상기 회전축 및 회전축을 지지하는 연결축과 간섭되지 않는 상태로 설치되는 것을 특징으로 한다.In addition, the heating member is fixedly installed in the space formed inside the rotating drum, characterized in that it is installed in a state that does not interfere with the connecting shaft for supporting the rotating shaft and the rotating shaft.
또한, 상기 소스가스 공급통로와 상기 반응가스 공급통로는 상기 가스공급부재의 길이방향으로 교대(交代) 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the source gas supply passage and the reaction gas supply passage is characterized in that the alternately formed in the longitudinal direction of the gas supply member.
또한, 상기 가스공급부재의 전면은 상기 회전드럼의 곡면 표면에 근접한 곡면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the front surface of the gas supply member is characterized in that it is formed to have a curved surface close to the curved surface of the rotating drum.
또한, 상기 소스가스 공급통로는 증발장치에서 공급되는 높은 분압의 소스가스가 상기 테이프 기판에 부착되도록 전,후로 관통 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the source gas supply passage is characterized in that the high partial pressure source gas supplied from the evaporator is formed through, before and after the attachment to the tape substrate.
또한, 상기 소스가스 공급통로는 상기 가스공급부재의 양측 가장자리 주변까지 길게 일체로 연결 형성되는 것을 특징으로 한다.In addition, the source gas supply passage is characterized in that it is integrally connected to the edge of both sides of the gas supply member long.
또한, 상기 반응가스 공급통로의 후측에는 상기 가스공급부재의 후측으로 플렉시블하게 연결되고, 반응가스 공급원으로부터 반응가스를 공급하는 반응가스 공급튜브가 구비되는 것을 특징으로 한다.In addition, the rear side of the reaction gas supply passage is characterized in that the reaction gas supply tube which is flexiblely connected to the rear side of the gas supply member for supplying the reaction gas from the reaction gas supply source.
또한, 상기 가스공급부재의 전면에는 상기 반응가스 공급통로와 연결되고, 넓은 공간을 갖도록 형성된 반응가스 공급홈을 형성하는 것을 특징으로 한다.In addition, the front surface of the gas supply member is connected to the reaction gas supply passage, characterized in that to form a reaction gas supply groove formed to have a wide space.
또한. 상기 반응가스 공급홈에는 상기 테이프 기판에 상기 가열부재에 대응하는 온도를 상기 테이프 기판에 제공하도록 보조히터를 더 구비하는 것을 특징으로 한다.Also. The reaction gas supply groove may further include an auxiliary heater to provide the tape substrate with a temperature corresponding to the heating member on the tape substrate.
또한, 상기 반응가스 공급홈의 인접한 위치에는 상기 반응가스 공급홈에 유입된 반응가스의 일부를 외부로 배출하는 차동 배기통로가 마련되는 것을 특징으로 한다.In addition, the adjacent position of the reaction gas supply groove is characterized in that the differential exhaust passage for discharging a part of the reaction gas introduced into the reaction gas supply groove to the outside.
본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치를 이용한 박막 형성방법은, 공급릴을 이용하여 테이프 기판을 공급하는 단계; 상기 테이프 기판을 회전드럼으로 감아주는 단계; 상기 회전드럼에 감긴 테이프 기판의 마주보는 면에 배치되는 가스공급부재를 왕복구동부를 이용하여 상기 회전드럼의 회전축과 나란한 방향으로 왕복 구동하는 단계; 상기 가스공급부재에 형성된 소스가스 공급통로와 반응가스 공급통로를 통해 소스가스와 반응가스를 테이프 기판 표면에 번갈아 공급함에 따라 테이프 기판 표면에 박막을 증착하는 단계; 및 상기 회전드럼에서 배출되는 테이프 기판을 이송하여 회수릴에 감아주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.A thin film forming method using a thin film forming apparatus of a tape substrate according to an embodiment of the present invention, supplying a tape substrate using a supply reel; Winding the tape substrate with a rotating drum; Reciprocatingly driving a gas supply member disposed on an opposite surface of the tape substrate wound on the rotary drum in a direction parallel to the axis of rotation of the rotary drum using a reciprocating drive unit; Depositing a thin film on the surface of the tape substrate as the source gas and the reaction gas are alternately supplied to the surface of the tape substrate through the source gas supply passage and the reaction gas supply passage formed in the gas supply member; And transferring the tape substrate discharged from the rotating drum and winding it on a recovery reel.
또한, 상기 박막 증착 단계와 상기 테이프 기판 회수 단계 사이에는 산소함유량 조절장치가 설치되어 상기 테이프 기판에 증착된 박막의 소스가스 성분비를 조절하는 테이프 기판 후처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
In addition, an oxygen content adjusting device is installed between the thin film deposition step and the tape substrate recovery step, further comprising a tape substrate post-treatment step of controlling a source gas component ratio of the thin film deposited on the tape substrate.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치 및 그를 이용한 박막 형성방법은, 회전드럼에 감겨 이동하는 테이프 기판에 마주보는 면에 테이프 기판 이동방향과 교차하는 방향으로 왕복 이동하여 반응가스와 소스가스를 기판 표면에 교대 공급함으로써 고온도 초전도 선재를 대량 생산할 수 있다.As described above, the thin film forming apparatus of the tape substrate and the thin film forming method using the same according to the present invention, the reaction by reciprocating movement in the direction crossing the tape substrate moving direction on the surface facing the tape substrate wound on the rotating drum By alternately supplying gas and source gas to the substrate surface, it is possible to mass produce high-temperature superconducting wires.
또한, 본 발명은 반응가스와 소스가스를 교대 공급하는 가스공급부재의 전체 길이를 자유롭게 조절하는 것이 가능함으로써 수백 밀리 미터의 광폭의 금속 테이프 기판에 박막을 증착하는 것이 가능하게 할 수 있다.In addition, the present invention can freely adjust the entire length of the gas supply member for alternately supplying the reaction gas and the source gas, thereby making it possible to deposit a thin film on a metal tape substrate having a width of several hundred millimeters.
또한, 본 발명은 가스공급부재를 회전드럼의 곡률에 맞게 회전드럼을 감싸도록 구성하여 틈새를 줄여줌으로써, 반응가스가 누출되는 것을 최소화시킬 수 있다.
In addition, the present invention is configured to surround the rotating drum according to the curvature of the rotating drum to reduce the gap, it is possible to minimize the leakage of the reaction gas.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치의 개략도,
도 2는 도 1의 A-A선 단면 구성도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스교대공급유닛의 요부 전면 사시도,
도 4는 도 2에 따른 가스교대공급유닛의 왕복 작동 상태도,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치를 이용한 박막 형성방법의 흐름도이다.1 is a schematic diagram of a thin film forming apparatus of a tape substrate according to an embodiment of the present invention;
2 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG.
Figure 3 is a front perspective view of the main portion of the gas shift supply unit according to an embodiment of the present invention,
4 is a reciprocating operation state of the gas shift supply unit according to FIG.
5 is a flowchart of a thin film forming method using a thin film forming apparatus of a tape substrate according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치 및 그를 이용한 박막 형성방법을 설명하도록 한다.Hereinafter, a thin film forming apparatus and a thin film forming method using the same according to an embodiment of the present invention with reference to the accompanying drawings.
이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다. 또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
In this process, the thicknesses of the lines and the sizes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation. In addition, terms to be described below are terms defined in consideration of functions in the present invention, which may vary according to the intention or convention of a user or an operator. Therefore, definitions of these terms should be made based on the contents throughout the specification.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치의 개략도이고, 도 2는 도 1의 A-A선 단면 구성도이며, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 가스교대공급유닛의 요부 전면 사시도이고, 도 4는 도 2에 따른 가스교대공급유닛의 왕복 작동 상태도이다.
1 is a schematic view of a thin film forming apparatus of a tape substrate according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cross-sectional view of the AA line of Figure 1, Figure 3 is a gas shift supply unit according to an embodiment of the present invention 4 is a front perspective view of the main part, and FIG. 4 is a reciprocating operation state diagram of the gas shift supply unit according to FIG. 2.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치는, 진공챔버(10), 회전드럼(30), 가스공급부재(40) 및 왕복구동부(60)를 포함한다.1 to 4, the thin film forming apparatus of the tape substrate according to an embodiment of the present invention, the
진공챔버(10)는 본 발명의 테이프 기판(12)의 박막 형성장치에 진공을 제공하기 위한 구성으로서, 일체로 형성되거나 상부 진공챔버와 하부 진공챔버가 분리가능하게 이루어질 수 있다.The
회전드럼(30)은 진공챔버(10) 내에 설치되며, 공급릴(20)에서 회수릴(22)로 이송하는 테이프 기판(12)을 감아주기 위해 회전하고, 내측에 가열부재(36)가 구비된다.The
테이프 기판(12)은 수킬로 미터 길이 및 수백 밀리 미터의 광폭을 갖는 금속 테이프 기판을 적용한다.The
공급릴(20)에는 일측 면에 박막이 증착되지 않은 테이프 기판(12)이 감겨져 공급고, 회수릴(22)은 아래에서 설명하는 소스가스와 반응가스가 번갈아 가면서 공급되어 박막이 증착된 테이프 기판(12)이 감겨 진다.The
공급릴(20)과 회전드럼(30) 사이와 회전드럼(30)과 회수릴(22) 사이에는 테이프 기판(12)을 안내하는 안내롤러(24)가 구비된다.A
공급릴(20)과 회수릴(22)는 구동부(미도시)에 의해 구동된다.The
가열부재(36)는 회전드럼(30)의 내부에 형성된 공간부(38)에 고정 설치되되, 회전축(32) 및 회전축(32)을 지지하는 연결축(34)과 간섭되지 않는 상태로 설치된다. 가열부재(36)의 설치구조는 자세하게 설명하지 않았고 일 예를 간략하게 도시하였으나, 다양한 방식의 연결구조를 이용하여 회전축(32)와 연결축(34)에 간섭이 방지되는 상태로 설치할 수 있다.The
회전축(32)은 구동부(33)와 연결되어 회전하게 된다. 구동부(33)는 회전모터 등과 같은 구동수단을 적용할 수 있다.The rotating
가스공급부재(40)는 회전드럼(10)에 감긴 테이프 기판(12)의 마주보는 면에 배치되고, 소스가스 공급통로(42)와 반응가스 공급통로(44)가 다수 개씩 형성되어 소스가스와 반응가스를 각각 공급한다.The
소스가스 공급통로(42)와 반응가스 공급통로(44)는 가스공급부재(40)의 길이방향으로 교대(交代) 형성된다.The source
즉, 가스공급부재(40)의 길이 방향으로 소스가스 공급통로(42), 반응가스 공급통로(44), 소스가스 공급통로(42), 반응가스 공급통로(44) 등이 번갈아 가면서 교대 형성되는 것이다. 물론, 경우에 따라 소스가스 공급통로(42)와 반응가스 공급통로(44)가 불규칙하게 형성될 수도 있다.That is, the source
왕복구동부(60)는 가스공급부재(40)를 회전드럼(32)의 회전축과 나란한 방향으로 왕복 운동시킨다. 즉, 왕복구동부(60)는 회전드럼(30)에 감겨진 테이프 기판(12)의 이동 방향에 대해 교차하는 방향으로 동작한다.The
왕복구동부(60)는 실린더, 솔레노이드 및 기타 왕복 구동 수단 중에 적어도 어느 하나를 적용하여 충분히 빠른 속도로 구동하게 하는 것이 바람직하다. 왕복구동부(60)에 의해 왕복 구동하는 가스공급부재(40)는 안전하고 정확한 안내를 위해 LM가이드(LM Guide) 등의 안내부재를 구비할 수 있다.It is preferable that the
회전드럼(30)과 가스공급부재(40)의 주변은 박막이 형성되는 구역이다. 이 박막이 형성되는 구역으로 증착되는 원료의 소스가스 증기와 반응가스가 번갈아서 공급된다. 번갈아서 공급되어야하는 이유는 반응가스의 분압이 십 밀리 토르(Torr) 정도로 높은 값을 요구하는 경우 그러한 분압상태에서는 소스가스의 공급이 불가능하기 때문이다.The periphery of the
가스공급부재(40)의 전면은 회전드럼(30)의 곡면 표면에 근접한 곡면을 갖도록 형성된다. 즉, 회전드럼(30)의 외주면 곡률에 맞게 가스공급부재(40)의 전면 곡률을 형성함으로써, 소스가스 공급통로(42)와 반응가스 공급통로(44)로 각각 공급되는 소스가스와 반응가스가 틈새로 누출되는 것을 줄여줄 수 있다.The front surface of the
소스가스 공급통로(42)는 증발장치(43)에서 공급되는 높은 분압의 소스가스가 테이프 기판(12)에 부착되도록 전,후로 관통 형성된다.The source
소스가스 공급통로(42)는 가스공급부재(40)의 양측 가장자리 주변까지 길게 일체로 연결 형성된다.The source
소스가스는 구리(Cu), 바륨(Ba), 이리듐(Y) 등의 금속을 포함하고 있으며, 증발장치(43)는 진공챔버(10)의 하부에 마련되어 소스 가스 원료 금속을 증발시켜 고압으로 분사함으로써 테이프 기판(12)에 부착시킨다.The source gas contains metals such as copper (Cu), barium (Ba), iridium (Y), and the like, and an
증발장치(43)는 일반적인 구성으로서, 증발기가 사용될 수 있다. 이 증발기는 박막 증착 구간 아래에 위치하며, 증착량을 고르게 분포되게 하기 위해 하나의 원소 성분에 대해서도 여러 개의 증발기를 사용할 수 있다.
증발기는 특히 유출증발기(effusion cell)를 사용하는 것이 바람직하다. 유출증발기는 증발기의 온도를 일정하게 함으로써 증발량을 안정시킬 수 있다.Evaporators are particularly preferred for use with effusion cells. The outflow evaporator can stabilize the amount of evaporation by keeping the temperature of the evaporator constant.
증발 장치(43)의 가열 방식에는 전기저항에 의한 가열방식, 전자선에 의한 가열방식, 자기유도방식에 의한 가열방식, 레이저에 의한 가열방식 등이 사용될 수 있다.As the heating method of the
금속 각각의 소스가스 증기량 공급 속도를 측정하여 증발속도를 보정하기 위하여 증발량 측정장치(45)를 설치함으로서 박막에서의 원소성분비를 정확하고 일정하게 유지하게 되는 데, 증발량 측정은 석영진동자의 공명진동수 혹은 광학적 흡수도 방식으로 실현할 수 있다.In order to correct the evaporation rate by measuring the source gas vapor supply rate of each metal, an evaporation
반응가스 공급통로(44)의 후측(後側)에는 가스공급부재(40)의 후측으로 플렉시블하게 연결되고, 반응가스 공급원(48)으로부터 반응가스를 공급하는 반응가스 공급튜브(46)가 구비된다.The rear side of the reaction
반응가스는 산소가 주로 사용되고 있으며, 반응가스 공급원(48)은 산소가스를 저장하는 저장탱크 등과 같은 저장수단일 수 있다.Oxygen is mainly used as the reaction gas, the
가스공급부재(40)의 전면에는 반응가스 공급통로(44)와 연결되고, 넓은 공간을 갖도록 형성된 반응가스 공급홈(50)을 형성한다.The front surface of the
반응가스 공급홈(50)은 반응가스 공급통로(44)의 단부 측에 양측으로 직각으로 벌려지도록 형성되는 것이 바람직하다.The reaction
반응가스 공급홈(50)은 반응가스 공급원(48), 반응가스 공급튜브(46), 반응가스 공급통로(44)로 거쳐 온 반응가스가 일시 저장되는 상태에 있다, 이때, 증발장치(43)에 분사된 증발 소스가스가 가스공급부재(40)의 소스가스 공급통로(42)를 통과하여 테이프 기판(12)에 부착되고, 왕복구동부(60)에 의해 가스공급부재(40)가 왕복 동작 됨에 따라 소스가스가 부착된 테이프 기판(12) 면에 반응가스 공급홈(50)에 저장된 반응가스가 접촉되어 박막이 증착 형성되는 것이다.The reaction
즉, 테이프 기판(12)이 회전드럼(30)에 감겨져 이동하는 동안 가스공급부재(40)가 반복적으로 왕복 운동하게 되고, 테이프 기판(12) 면에 소스가스와 반응가스가 번갈아 가면서 접촉이 이루어져 금속 박막이 연속적으로 증착 형성되는 것이다.That is, while the
반응가스 공급홈(50)에는 테이프 기판(12)에 가열부재(36)에 대응하는 비슷한 온도를 테이프 기판(12)의 마주 보는 면에 제공하도록 보조히터(52)를 더 구비한다.The reaction
보조히터(52)는 반응가스 공급통로(44)의 단부 측에 위치하는 반응가스 공급홈(50)의 모서리 부분에 설치되는 것이 바람직하다. 보조히터(52)에 전원을 공급하는 방식은 도시하지 않았으나, 적절한 방식으로 적용하도록 한다.The
반응가스 공급홈(50)의 인접한 위치에는 반응가스 공급홈(50)에 유입된 반응가스의 일부를 외부로 배출하는 차동 배기통로(54)가 마련될 수 있다.In the adjacent position of the reaction
차동 배기통로(54)는 미도시된 차동 배기장치에 연결되어 반응가스 공급홈(50)의 주변의 반응가스 분압(分壓)을 낮추어준다.The
차동 배기통로(54)는 반응가스 공급홈(50)에서 공급된 고압의 반응가스가 진공챔버(10) 내로 누출되면, 가스 분압이 높아져 증발장치(43)에서 공급되는 소스가스가 소스가스 공급통로(42)를 거쳐 테이프 기판(12)에 도달하는 것을 방해하여 증착 물질 성분비를 유지하기 어려우므로 이를 방지하는 역할을 수행하는 것이다.In the
회전드럼(30)과 회수릴(22) 사이에는 산소함유량 조절장치(70)가 설치되어 테이프 기판(12)에 증착된 박막의 소스가스 성분비를 조절한다.An oxygen
산소함유량 조절장치(70)는 후열처리장치가 구비되고, 반응가스가 높은 분압으로 공급되는 것이 바람직하다.
Oxygen
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치를 이용한 박막 형성방법을 살펴보도록 한다.Hereinafter, a thin film forming method using a thin film forming apparatus of a tape substrate according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치를 이용한 박막 형성방법의 흐름도를 보인 도면이다.5 is a flowchart illustrating a thin film forming method using a thin film forming apparatus of a tape substrate according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 테이프 기판의 박막 형성장치를 이용한 박막 형성방법은, 테이프 기판 공급단계(S10), 테이프 기판 이동단계(S20), 가스공급부재 왕복구동단계(S30), 박막증착단계(S40), 테이프 기판 후처리 단계(S50) 및 테이프 기판 회수단계(S60)를 포함한다.1 to 5, a thin film forming method using a thin film forming apparatus of a tape substrate according to an embodiment of the present invention, the tape substrate supply step (S10), tape substrate moving step (S20), gas supply member reciprocating Driving step (S30), thin film deposition step (S40), the tape substrate post-processing step (S50) and the tape substrate recovery step (S60).
테이프 기판 공급단계(S10)는 공급릴(20) 안내롤러(24)를 이용하여 박막이 증착되지 않은 테이프 기판(12)을 공급하는 단계이다.The tape substrate supplying step S10 is a step of supplying the
테이프 기판 이동단계(S20)는 테이프 기판(12)을 회전드럼(30)으로 감아주어이송하는 단계이다. 이때, 회전드럼(30) 내에는 가열부재(36)가 구비되어 적절한 가열 온도를 제공한다.Tape substrate moving step (S20) is a step of winding the
가스공급부재 왕복구동단계(S30)는 회전드럼(30)에 감긴 테이프 기판(12)의 마주보는 면에 배치되는 가스공급부재(40)를 왕복구동부(60)를 이용하여 회전드럼(30)의 회전축(32)과 나란한 방향으로 왕복 구동한다.Gas supply member reciprocating drive step (S30) is a
박막증착단계(S40)는 가스공급부(40)에 형성된 소스가스 공급통로(42)와 반응가스 공급통로(44)를 통해 소스가스와 반응가스를 테이프 기판(12) 표면에 번갈아 공급함에 따라 테이프 기판(12) 표면에 박막을 증착하는 단계이다.In the thin film deposition step S40, the source gas and the reactant gas are alternately supplied to the surface of the
테이프 기판 회수단계(S60)는 회전드럼(30)에서 배출되는 박막이 증착된 테이프 기판(12)을 안내롤러(24)를 거쳐 이송하여 회수릴(22)에 감아준다.In the tape substrate recovery step S60, the
박막 증착 단계(S40)와 테이프 기판 회수 단계(S50) 사이에는 산소함유량 조절장치(70)가 설치되어 테이프 기판(12)에 증착된 박막의 소스가스 성분비를 조절하는 테이프 기판 후처리 단계(S50)가 더 포함된다.
An oxygen
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. I will understand.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
Therefore, the true technical protection scope of the present invention will be defined by the claims below.
10 : 진공챔버 20 : 공급릴
22 : 회수릴 30 : 회전드럼
32 : 회전축 34 : 연결축
36 : 가열부재 40 : 가스공급부재
42 : 소스가스 공급통로 44 : 반응가스 공급통로
46 : 반응가스 공급튜브 50 : 반응가스 공급홈
52 : 보조히터 60 : 왕복구동부
S10 ~ S60 : 본 발명에 따른 테이프 기판의 박막 형성의 단계들10: vacuum chamber 20: supply reel
22: recovery reel 30: rotating drum
32: rotating shaft 34: connecting shaft
36: heating member 40: gas supply member
42: source gas supply passage 44: reaction gas supply passage
46: reaction gas supply tube 50: reaction gas supply groove
52: auxiliary heater 60: reciprocating drive unit
S10 to S60: steps of forming a thin film of the tape substrate according to the present invention
Claims (12)
상기 진공챔버 내에 설치되며, 공급릴에서 회수릴로 이송하는 테이프 기판을 감아주기 위해 회전하고, 내측에 가열부재가 구비되는 회전드럼;
상기 회전드럼에 감긴 테이프 기판의 마주보는 면에 배치되고, 소스가스 공급통로와 반응가스 공급통로가 형성되어 소스가스와 반응가스를 공급하는 가스공급부재; 및
상기 가스공급부재를 상기 회전드럼의 회전축과 나란한 방향으로 왕복 운동시키는 왕복구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
A vacuum chamber;
A rotating drum installed in the vacuum chamber and rotating to wind a tape substrate transferred from a supply reel to a recovery reel, and having a heating member disposed therein;
A gas supply member disposed on an opposite surface of the tape substrate wound around the rotating drum, and configured to supply a source gas and a reaction gas by forming a source gas supply passage and a reaction gas supply passage; And
And a reciprocating driving unit configured to reciprocate the gas supply member in a direction parallel to the rotation axis of the rotary drum.
상기 가열부재는 상기 회전드럼의 내부에 형성된 공간부에 고정 설치되되, 상기 회전축 및 회전축을 지지하는 연결축과 간섭되지 않는 상태로 설치되는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
The method of claim 1,
The heating member is fixed to the space portion formed inside the rotating drum, the thin film forming apparatus of the tape substrate, characterized in that installed in a state that does not interfere with the connecting shaft for supporting the rotating shaft and the rotating shaft.
상기 소스가스 공급통로와 상기 반응가스 공급통로는 상기 가스공급부재의 길이방향으로 교대(交代) 형성되는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
The method of claim 1,
And the source gas supply passage and the reaction gas supply passage are alternately formed in the longitudinal direction of the gas supply member.
상기 가스공급부재의 전면은 상기 회전드럼의 곡면 표면에 근접한 곡면을 갖도록 형성되는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
The method of claim 1,
And a front surface of the gas supply member is formed to have a curved surface close to the curved surface of the rotating drum.
상기 소스가스 공급통로는 증발장치에서 공급되는 높은 분압의 소스가스가 상기 테이프 기판에 부착되도록 전,후로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
The method of claim 1,
The source gas supply passage is a thin film forming apparatus of the tape substrate, characterized in that the high and partial pressure source gas supplied from the evaporator is formed before and after penetrating to the tape substrate.
상기 소스가스 공급통로는 상기 가스공급부재의 양측 가장자리 주변까지 길게 일체로 연결 형성되는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
The method according to claim 1 or 5,
The source gas supply passage is a thin film forming apparatus of the tape substrate, characterized in that formed integrally connected to both edges of the side of the gas supply member.
상기 반응가스 공급통로의 후측에는 상기 가스공급부재의 후측으로 플렉시블하게 연결되고, 반응가스 공급원으로부터 반응가스를 공급하는 반응가스 공급튜브가 구비되는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
The method of claim 1,
And a reaction gas supply tube flexiblely connected to a rear side of the gas supply member at a rear side of the reaction gas supply passage and supplying a reaction gas from a reaction gas supply source.
상기 가스공급부재의 전면에는 상기 반응가스 공급통로와 연결되고, 넓은 공간을 갖도록 형성된 반응가스 공급홈을 형성하는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
The method of claim 1,
And a reaction gas supply groove connected to the reaction gas supply passage on the front surface of the gas supply member, the reaction gas supply groove being formed to have a wide space.
상기 반응가스 공급홈에는 상기 테이프 기판에 상기 가열부재에 대응하는 온도를 상기 테이프 기판에 제공하도록 보조히터를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
The method of claim 8,
The reaction gas supply groove further comprises an auxiliary heater to provide the tape substrate with a temperature corresponding to the heating member on the tape substrate.
상기 반응가스 공급홈의 인접한 위치에는 상기 반응가스 공급홈에 유입된 반응가스의 일부를 외부로 배출하는 차동 배기통로가 마련되는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치.
The method of claim 1,
And a differential exhaust passage for discharging a portion of the reaction gas introduced into the reaction gas supply groove to an outside of the reaction gas supply groove.
상기 테이프 기판을 회전드럼으로 감아주는 단계;
상기 회전드럼에 감긴 테이프 기판의 마주보는 면에 배치되는 가스공급부재를 왕복구동부를 이용하여 상기 회전드럼의 회전축과 나란한 방향으로 왕복 구동하는 단계;
상기 가스공급부재에 형성된 소스가스 공급통로와 반응가스 공급통로를 통해 소스가스와 반응가스를 테이프 기판 표면에 번갈아 공급함에 따라 테이프 기판 표면에 박막을 증착하는 단계; 및
상기 회전드럼에서 배출되는 테이프 기판을 이송하여 회수릴에 감아주는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치를 이용한 박막 형성방법.
Supplying a tape substrate using a supply reel;
Winding the tape substrate with a rotating drum;
Reciprocatingly driving a gas supply member disposed on an opposite surface of the tape substrate wound on the rotary drum in a direction parallel to the axis of rotation of the rotary drum using a reciprocating drive unit;
Depositing a thin film on the surface of the tape substrate as the source gas and the reaction gas are alternately supplied to the surface of the tape substrate through the source gas supply passage and the reaction gas supply passage formed in the gas supply member; And
The thin film forming method using the thin film forming apparatus of the tape substrate, characterized in that it comprises the step of transferring the tape substrate discharged from the rotating drum to the recovery reel.
상기 박막 증착 단계와 상기 테이프 기판 회수 단계 사이에는 산소함유량 조절장치가 설치되어 상기 테이프 기판에 증착된 박막의 소스가스 성분비를 조절하는 테이프 기판 후처리 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 테이프 기판의 박막 형성장치를 이용한 박막 형성방법.12. The method of claim 11,
Between the thin film deposition step and the tape substrate recovery step, an oxygen content control device is installed, further comprising a tape substrate post-processing step of adjusting the source gas component ratio of the thin film deposited on the tape substrate Thin film forming method using the forming apparatus.
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JP2004197207A (en) | 2002-12-20 | 2004-07-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Thin film deposition system |
JP2005220366A (en) | 2004-02-03 | 2005-08-18 | Sony Corp | Film deposition system, film deposition method and tubular reactor for film deposition |
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