KR20180070074A - 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템 - Google Patents

공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템은 유동성을 확보하는 소재를 다수의 롤로 형성된 이송장치에 의하여 공급시키는 공급부와, 상기 공급부에서 공급되는 상기 소재를 이송시키는 이송롤과, 상기 이송부에 의하여 이송되는 상기 소재의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에 원료가 증착되도록 상기 소재가 관통되는 증착부와, 상기 증착부의 내부에서 이송되는 상기 소재에 불순물이 부착되는 것을 방지하기 위하여 상기 증착부 내부로 공기가 순환되도록 유도하는 공조부와, 상기 증착부에서 원료가 증착된 상기 소재를 권취시키는 마감부와, 상기 소재의 공정 속도 및 상기 소재의 위치를 제어하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.

Description

공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템{Roll-To-Roll ALD System using Air Conditioner}
본 발명은 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이스 내부에서 이중 구조로 형성된 롤을 활용하여 이송시키며 다양한 원자층 원료를 소재의 상부에 증착시킬 수 있는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템에 관한 것이다.
반도체 기술의 출현 이후, 반도체는 더욱더 작은 크기, 더욱더 빠른 속도, 낮은 전력 소모량, 소자 당 낮은 가격을 목표로 개발되어져 왔으며, 최근에는 여러 가지 기능을 하나의 반도체 소자에서 수행을 할 수 있도록 개발되어지고 있다.
그 결과, 반도체 소자에 사용되는 박막은 원자 단위로 제어되면서, 단차 피복성이 우수한 특성을 가져야 하며, 또한 계면에서 확산과 산화가 일어나지 않게 하기 위해서 증착 온도가 낮아야 한다. 기존의 기술로서는 이러한 요구 조건을 충족시킬 수 없게 되어져 한계에 도달하게 되었다. 그러나 원자층 단위로 박막을 증착하는 기술이 개발되어져, 기존의 반도체 기술의 한계를 극복할 수 있게 되었다. 이러한 새로운 기술을 “원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)”라 불리게 된다.
원자층 증착 기술은 1980년에 Tuomo Suntola에 의해서 “Atomic Layer Epitaxy(ALE)”이라는 기술로 개발되어졌다. ALE는 매우 정밀하게 조성을 제어하면서, 매우 얇은 막(100 Å)을 증착시킬 수 있다는 장점을 가지고 있었다. 그러나 그 당시에 반도체 산업에서 사용하는 가장 얇은 막은 1000 Å 두께로서, ALE 기술은 반도체 시장을 위한 기술로서 보여지지 않았다.
그러나 30년이 지난 현재의 상황은 변했다. 반도체의 칩사이즈의 감소는 수 나노시대를 열게 되었으며, 반도체에서 사용하는 가장 얇은 막은 원자 단위로 필요하게 되었다. 예를 들어, 게이트 유전막의 경우, 약 10 Å(약 4개의 원자층과 동일한 두께)의 두께가 필요하게 되었다. 그 결과, Suntola의 발명은 반도체의 디자인 룰이 감소함에 따라서 반도체에 적용되기 시작하였으며, 현재 “Atomic Layer Epitaxy(ALE)” 기술은 “원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)”라는 기술로 이름이 변경되어져, 상용화되기 시작하였다.
그러나, 원자층 증착 기술은 기존의 증착법에 비하여 많은 장점을 지니고 있으나, 원료를 한 가지씩 주기적으로 공급하고 여분을 제거하는 과정을 계속 반복하여야 하기 때문에 증착속도가 느려 양산라인에 광범위하게 적용하기 힘든 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 다수의 원료가 혼합되지 않고 소재의 상부에 적층할 수 있는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 소재의 이송과 원료의 흡입을 동시에 실행하는 이중 구조로 형성된 롤투롤에 의하여 소재에 원자층의 원료를 증착하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템은 유동성을 확보하는 소재를 다수의 롤로 형성된 이송장치에 의하여 공급시키는 공급부와, 상기 공급부에서 공급되는 상기 소재를 이송시키는 이송롤과, 상기 이송롤에 의하여 이송되는 상기 소재의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에 원료가 증착되도록 상기 소재가 관통되는 증착부와, 상기 증착부의 내부에서 이송되는 상기 소재에 불순물이 부착되는 것을 방지하기 위하여 상기 증착부 내부로 공기가 순환되도록 유도하는 공조부와, 상기 증착부에서 원료가 증착된 상기 소재를 권취시키는 마감부와, 상기 소재의 공정 속도 및 상기 소재의 위치를 제어하기 위한 제어부를 포함할 수 있다.
상기 공급부는 상기 소재가 권취된 권취롤의 중심에 구비되어 상기 권취롤을 회전하며 상기 소재를 공급하는 풀림롤과, 상기 풀림롤에서 공급되는 상기 소재의 공정 속도를 조절하여 상기 소재에 발생하는 장력을 제어하는 구동롤과, 상기 구동롤에서 이송되는 상기 소재의 높이를 조절하여 상기 소재의 상부 및 하부에 원료가 원활하게 증착되도록 조절하기 위한 제어롤을 구비할 수 있다.
상기 증착부는 상기 공급부에서 이송되는 상기 소재를 내부에 수용하여 원료를 증착하기 위한 케이스와, 상기 케이스의 내측에 구비되어 상기 소재를 관통시키며 원료를 증착시키는 몸체와, 상기 몸체 내부에 구비되어 상기 소재가 상기 몸체 내부로 유입되는 유입부와, 상기 유입부를 관통하여 이송되는 상기 소재의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에 원료를 분사하는 분사장치에 의하여 다수의 원료를 증착시키는 다수의 적층부와, 다수의 상기 적층부 사이에 구비되어 원료를 흡입하는 흡입부와, 다수의 상기 적층부에 의하여 원료가 증착되는 상기 소재가 상기 몸체에서 배출되는 배출부와, 상기 몸체 하단에 구비되어 상기 원료를 흡입하며 이송시키는 적어도 하나 이상의 흡입롤을 구비할 수 있다.
상기 분사장치는 상기 적층부에 구비되어 원료를 압력으로 분사하여 상기 소재에 원료를 증착시키는 분사부와, 상기 적층부에서 상기 분사부와 소정의 거리에 구비되어 상기 분사부를 통해 분사되어 상기 소재에 증착되지 않는 원료를 흡입하여 수거하는 수거부와, 상기 분사부 및 상기 수거부의 높이를 조절하여 상기 소재의 높이를 조절하는 높이조절장치를 구비할 수 있다.
상기 증착부는 상기 몸체 내부에서 다수의 상기 적층부를 구획하기 위하여 상기 적층부 양측면에 각각 구비되는 측판과, 상기 몸체와 상기 측판의 하단 사이에 상기 소재가 관통되는 관통홀과, 상기 관통홀의 상단에 구비된 상기 측판의 일 단부에 구비되어 원료가 관통홀을 관통하는 것을 방지하기 위하여 공기를 흡입 및 배기하는 흡입장치를 더 구비할 수 있다.
상기 흡입롤은 상기 증착부 내부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 소재를 이송시키기 위하여 회전하는 본체와, 상기 본체 내측에 구비되어 상기 소재의 하단 및 상기 증착부 내부의 불순물을 흡입하여 제거하는 제거장치와, 상기 본체 외측에 다수 구비되어 상기 제거장치에서 흡입하는 불순물이 상기 본체가 회전할 때 상기 본체를 관통하도록 구비되는 수거홀을 구비할 수 있다.
상기 공조부는 상기 몸체 내부의 불순물을 제거하기 위하여 상기 몸체 상부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 몸체 내부의 불순물을 제거하는 제 1공기순환장치와, 상기 적층부의 공기를 상기 제 1공기순환장치를 통해 상기 케이스로 순환시키기 위하여 상기 적층부의 측판에 구비되는 순환구와, 상기 몸체의 하부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 몸체 하부의 공기를 순환시키기 위한 제 2공기순환장치와, 상기 제 1공기순환장치와 상기 제 2공기순환장치에 의하여 상기 몸체에서 배출되는 공기 및 이물질을 상기 케이스에서 외부로 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 제 3공기순환장치와, 상기 제 3공기순환장치를 통과하여 외부로 배출되는 공기 및 이물질을 정화하기 위한 에어필터를 구비할 수 있다.
상기 공조부는 상기 몸체 내부의 공기가 순환되도록 다수의 상기 측판의 일면에 송풍기가 더 구비할 수 있다.
상기 마감부는 상기 증착부에서 원료가 증착되어 이송되는 상기 소재의 높이 및 장력을 조절하는 마감제어롤과, 상기 마감제어롤에서 이송되는 상기 소재의 공정 속도를 조절하며 권취하는 마감권취롤을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템에 의하면, 흡입장치에 의하여 소재가 이송되면서 상부에 원료가 혼합되지 않고 증착되어 상온과 상압에서 원료를 증착시킬 수 있으며, 원료 및 소재를 절약할 수 있는 것이다.
그리고, 공조부에 의하여 적층부 내부의 공기를 순환시켜 불순물을 제거할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템을 나타낸 개념도.
도 2는 도 1에 도시된 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템을 나타낸 블록도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공급부를 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착부를 나타낸 개념도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 흡입롤을 나타낸 사시도.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조장치를 활용하여 증착부 내부의 공기 흐름을 나타낸 흐름도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 마감부를 나타낸 개념도.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비접촉 이중 증착부를 나타낸 개념도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 도 1에 도시된 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템을 나타낸 블록도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템은 유동성을 확보하는 소재(10)를 다수의 롤로 형성된 이송장치에 의하여 공급시키는 공급부(100)와, 상기 공급부(100)에서 공급되는 상기 소재(10)를 이송시키는 이송롤(20)과, 상기 이송롤(20)에 의하여 이송되는 상기 소재(10)의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에 원료가 증착되도록 상기 소재(10)가 관통되는 증착부(200)와, 상기 증착부(200)의 내부에서 이송되는 상기 소재(10)에 불순물이 부착되는 것을 방지하기 위하여 상기 증착부(200) 내부로 공기가 순환되도록 유도하는 공조부(500)와, 상기 증착부(200)에서 원료가 증착된 상기 소재(10)를 권취시키는 마감부(600)와, 상기 소재(10)의 공정 속도 및 상기 소재(10)의 위치를 제어하기 위한 제어부(700)를 구비할 수 있다.
상기 공급부(100)는 소재(10)가 권취된 권취롤(30)을 다수의 이송롤(20)에 의하여 공급하여 소재(10)의 상부에 원료를 증착하여 인쇄할 수 있다.
또한, 상기 공급부(100)는 도 3에 도시된 바와 같이 상기 소재(10)가 권취된 권취롤(30)의 중심에 구비되어 상기 권취롤(30)을 회전하며 상기 소재(10)를 공급하는 풀림롤(110)과, 상기 풀림롤(110)에서 공급되는 상기 소재(10)의 공정 속도를 조절하여 상기 소재(10)에 발생하는 장력을 제어하는 구동롤(120)과, 상기 구동롤(120)에서 이송되는 상기 소재(10)의 높이를 조절하여 상기 소재(10)의 상부 및 하부에 원료가 원활하게 증착되도록 조절하기 위한 제어롤(130)을 구비할 수 있다.
이러한 상기 권취롤(30)은 상기 풀림롤(110)에 의하여 회전하며 풀릴 수 있으며 회로 등을 인쇄할 수 있는 롤투롤 장치에서 이송될 수 있도록 유동성이 확보되어 유연하며 얇은 재질로 형성될 수 있다. 그리고 상기 소재(10)는 소정의 길이로 형성되거나 길게 형성되어 상기 롤투롤 장치에서 끊기지 않고 이동하며 형성될 수 있다.
상기 구동롤(120)은 상기 풀림롤(110)에 의하여 권취된 권취롤(30)의 단부가 이송롤(20)에 의하여 이송되면 상기 소재(10)의 상부에 구비되어 상기 소재(10)가 이송되며 발생하는 장력을 제어하기 위하여 상기 소재(10)의 공정 속도를 조절할 수 있다.
이 때, 상기 구동롤(120)은 이송롤(20)과의 회전 속도를 조절할 수 있는데, 상기 이송롤(20)과 상기 구동롤(120)의 회전속도는 제어부(700)에 의하여 조절되어 상기 소재(10)의 상부에 증착되는 원료가 소재(10)에 원활히 증착되도록 공정 속도를 조절할 수 있다.
그리고 상기 이송롤(20)은 상기 공급부(100)에서 상기 마감부(600)로 진행되는 소재(10)를 이송시키기 위하여 상기 소재(10)의 하부에 다수가 구비될 수 있으며, 이송롤(20)은 레일로도 형성될 수 있다.
상기 제어롤(130)은 상기 소재(10)가 구동롤(120)에서 공정 속도가 조절되며 이송되면 소재(10)의 높이를 조절하여 증착부(200)에서 상기 소재(10)의 상부에 원료가 원활히 증착되도록 유도할 수 있다.
이러한 상기 제어롤(130)은 자기베어링(ACR:Active Control Roll)으로써 소재(10)와 원료가 분사되는 증착부(200)의 갭조절을 위하여 소재(10)의 높이를 능동적으로 제어하여 조절할 수 있다.
상기 제어롤(130)은 다수가 구비될 수 있으며, 상기 소재(10)가 권취되거나 풀리기 전에 소재(10)의 높이를 조절할 수 있다.
상기 제어롤(130)을 제어하기 위하여 제어부(700)에서는 소재(10)의 좌표를 측정하여 소재(10)의 위치를 판단하고 증착부(200)의 위치와 갭을 줄이기 위하여 소재(10)의 높이를 조절할 수 있다.
이러한 제어롤(130)에 의하여 레스터 에러를 조절하여 소재(10)의 상부에 증착되는 원료가 정확한 위치에 인쇄될 수 있으며 오차범위를 줄일 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 적층부(240)는 상기 공급부(100)에서 이송되는 상기 공급부(100)에서 이송되는 상기 소재(10)를 내부에 수용하여 원료를 증착하기 위한 케이스(210)와, 상기 케이스(210)의 내측에 구비되어 상기 소재(10)를 관통시키며 원료를 증착시키는 몸체(220)와, 상기 몸체(220) 내부에 구비되어 상기 소재(10)가 상기 몸체(220) 내부로 유입되는 유입부(230)와, 상기 유입부(230)를 관통하여 이송되는 상기 소재(10)의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에 원료를 분사하는 분사장치(300)에 의하여 다수의 원료를 증착시키는 다수의 적층부(240)와, 다수의 상기 적층부(240) 사이에 구비되어 원료를 흡입하는 흡입부(250)와, 다수의 상기 적층부(240)에 의하여 원료가 증착되는 상기 소재(10)가 상기 몸체(220)에서 배출되는 배출부(260)와, 상기 몸체(220) 하단에 구비되어 상기 원료를 흡입하며 이송시키는 적어도 하나 이상의 흡입롤(270)을 구비할 수 있다.
또한, 상기 몸체(220)의 하단은 상기 흡입롤(270)이 다수 구비되도록 이송부(280)가 구비될 수 있다.
상기 케이스(210)는 장변과 단변을 구비하는 직사각형 형상으로 형성되며 상기 공급부(100)에서 유입되는 상기 소재(10)의 상부에 원자층 원료를 증착시키기 위하여 상기 소재(10)를 관통시킬 수 있다.
상기 케이스(210) 내부에는 상기 몸체(220)가 구비되어 상기 케이스(210) 내부를 관통하는 상기 소재(10)의 상부에 원료를 증착시키는 분사장치(300) 및 흡입장치(400)가 구비될 수 있다. 이 때, 상기 케이스(210)는 상기 몸체(220)와 상기 케이스(210) 사이의 불순물을 흡입하는 별도의 흡기장치(251)가 구비될 수 있다.
상기 몸체(220)는 상기 케이스(210) 내측과 소정의 거리를 두고 구비될 수 있으며, 상기 내측에 상기 소재(10)의 상부에 원료를 증착시키는 분사장치(300) 및 흡입장치(400)가 구비될 수 있다.
상기 몸체(220) 내측에는 상기 적층부(240)를 구획하기 위하여 상기 적층부(240) 양측면에 각각 구비되는 측판(243)을 구비할 수 있다.
이 때, 상기 측판(243)에는 상부와 하부의 상기 측판(243) 사이에 상기 소재(10)가 관통되는 관통홀(244)이 구비되어 상기 소재(10)의 상단이 상기 측벽에 접촉되지 않고 원료가 증착되도록 할 수 있다.
상기 측판(243)에 의하여 구획된 상기 몸체(220) 내부에는 유입부(230)와 적층부(240)와 흡입부(250)와 배출부(260)가 구비될 수 있으며 상기 적층부(240)는 상기 유입부(230)에서 이송되는 상기 소재(10)의 상부에 원료를 분사하기 위하여 상기 분사장치(300)가 상기 소재(10)의 상부에 구비되는 제 1적층부(241)와, 상기 제 1적층부(241)와 상기 흡입부(250)를 관통하여 이송되는 상기 소재(10)의 상부에 상기 제 1적층부(241)와 다른 원료를 분사하기 위하여 상기 분사장치(300)가 상기 소재(10)의 상부에 구비되는 제 2적층부(242)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 흡입부(250)는 상기 제 1적층부(241)와 상기 제 2적층부(242) 사이에 구비되어 상기 제 1적층부(241)와 상기 제 2적층부(242) 사이에 원료가 서로 혼합되는 것을 방지하도록 흡기장치(251)가 구비될 수 있다.
상기 적층부(240)는 원료의 종류에 따라 적층부(240)의 수량이 늘어날 수 있다.
예를 들어, 원료의 종류가 3가지 사용되면 상기 적층부(240)를 제 1적층부(241) 및 제 2적층부(242) 및 제 3적층부(240)로 구비하고, 각각의 적층부(240) 사이에 흡입부(250)를 구비하여 각각의 원료가 혼합되지 않도록 할 수 있다.
이러한 상기 적층부(240)의 양 측면에는 각각의 적층부(240)에서 분사되는 각각의 원료가 각각의 적층부(240)에서 이탈되거나 유입되지 않도록 상기 관통홀(244)의 상단에 구비된 상기 측판(243) 단부의 양 측면에 각각 흡입장치(400)를 결합시킬 수 있다.
상기 흡입장치(400)는 상기 측판(243) 단부의 양 측면에 각각 결합되는 결합부와, 상기 결합부에서 소정의 각도로 회전하는 회전부와, 상기 회전부에서 하단으로 연장되어 상기 측판(243)을 관통하는 상기 소재(10)의 불순물을 흡입하는 흡기부와, 상기 흡기부의 양 측면에 각각 구비되어 상기 관통홀(244)에 의하여 불순물이 관통되는 것을 방지하는 배기부를 구비할 수 있다.
상기 결합부는 상기 측판(243)의 단부 양 측면에 각각 결합되어 상기 적층부(240)로 유입되거나 배출되는 원료 및 불순물이 유입 및 배출되지 않도록 이중으로 차단할 수 있다.
상기 회전부는 상기 결합부에서 외측으로 연장되어 형성될 수 있으며, 상기 소재(10)의 속도 및 장력에 따라 방향을 조절하여 형성될 수 있다.
예를 들어, 소재(10)의 속도가 빠르면 상기 흡입장치(400) 방향을 유입부(230) 방면으로 향하게 하여 소재(10)를 통해 전달되는 원료 및 불순물을 사전에 차단할 수 있다.
이와 같이 상기 흡입장치(400)는 비접촉으로 상기 증착부(200) 외부에서 장력을 조절하여 이송시키는 소재(10)에 원료를 증착할 때 다른 원료 및 불순물이 증착되는 것을 방지할 수 있다.
상기 흡기부는 양측면에 상기 배기부가 결합될 수 있으며, 상기 배기부에서 불순물 및 다른 원료가 유입되지 않도록 공기를 공급하여 불순물 및 다른 원료를 불어내면 흡기부에서 배기부에서 차단하지 못한 불순물 및 다른 원료를 흡입하여 유입되는 것을 차단할 수 있다.
이와 같이 상기 흡기부 및 상기 배기부에서 공기를 공급하거나 흡입하여 불순물 및 원료가 유입되는 것을 차단하는 것은 원료가 나노 단위의 원자층으로 형성되기 때문에 공기에 의하여 유입되는 것을 차단할 수 있다.
상기 적층부(240)는 상기 흡입장치(400)에 의하여 외부에서 유입되는 불순물 및 다른 원료가 혼합되는 것이 차단된 상태에서 분사장치(300)에 의하여 상기 소재(10)의 상부에 원료를 증착시킬 수 있다.
상기 분사장치(300)는 상기 적층부(240)에 구비되어 원료를 압력으로 분사하여 상기 소재(10)에 원료를 증착시키는 분사부(330)와, 상기 적층부(240)에서 상기 분사부(330)와 소정의 거리에 구비되어 상기 분사부(330)를 통해 분사되어 상기 소재(10)에 증착되지 않는 원료를 흡입하여 수거하는 수거부(340)와, 상기 분사부(330) 및 상기 수거부(340)의 높이를 조절하여 상기 소재(10)의 높이를 조절하는 높이조절장치(350)를 구비할 수 있다.
상기 분사부(330)는 상기 소재(10)의 상부에 근접하게 구비되어 원자층의 원료를 상기 소재(10)를 향하여 분사하여 원료를 상기 소재(10)의 상부에 원료를 증착시킬 수 있다.
이 때, 상기 분사부(330)에 의하여 상기 소재(10)에 증착되지 않은 원료는 상기 적층부(240) 내부 허공에 떠다닐 수 있으며, 이러한 원료를 상기 수거부(340)에서 흡입하여 수거할 수 있다.
이와 같이, 수거부(340)에서 상기 원료를 수거하는 것은 상기 소재(10)에 원활하게 증착되지 않고 겹치도록 증착되는 것을 방지하기 위하여 분사부(330)에 의하여 분사되고 허공에 떠다니는 원료를 분사부(330)와 소정의 거리에 위치한 수거부(340)에서 흡입할 수 있다.
상기 높이조절장치(350)는 상기 수거부(340)와 상기 분사부(330)의 높이를 조절하여 상기 소재(10)와 상기 분사부(330)의 거리를 조절하여 원료의 종류에 따라 분사 압력을 조절할 수 있다.
상기 이송부(280)는 상기 몸체(220) 및 상기 소재(10)의 하단에 구비되어 적어도 하나 이상의 흡입롤(270)이 구비되어 상기 소재(10)를 상기 증착모듈 내부에서 이송되도록 할 수 있다.
이 때, 상기 이송부(280)는 다수의 흡입롤(270)에 의하여 불순물 및 상기 소재(10) 하단으로 유입되는 원료를 흡입하여 상부로 원료 및 불순물이 다시 올라가 증착되지 않도록 할 수 있다.
상기 흡입롤(270)은 상기 몸체(220) 및 상기 소재(10)의 하단에 구비되어 적어도 하나 이상 구비되어 상기 소재(10)를 상기 증착부(200) 내부에서 이송되도록 할 수 있다.
이 때, 상기 흡입롤(270)은 불순물 및 상기 소재(10) 하단으로 유입되는 원료를 흡입하여 상부로 원료 및 불순물이 다시 올라가 증착되지 않도록 할 수 있다.
이러한, 상기 흡입롤(270)은 도 5에 도시된 바와 같이 상기 증착부(200) 내부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 소재(10)를 이송시키기 위하여 회전하는 본체(271)와, 상기 본체(271) 내측에 구비되어 상기 소재(10)의 하단 및 상기 이송부(280)의 불순물을 흡입하여 제거하는 제거장치(272)와, 상기 본체(271) 외측에 다수 구비되어 상기 제거장치(272)에서 흡입하는 불순물이 상기 본체(271)가 회전할 때 상기 본체(271)를 관통하도록 구비되는 수거홀(273)을 구비할 수 있다.
상기 본체(271)는 원형의 롤로 형성되어 상기 소재(10)를 상기 증착부(200) 내부에서 원활히 이송시킬 수 있으며, 외측에는 다수의 수거홀(273)을 구비할 수 있다.
상기 제거장치(272)는 상기 본체(271) 내부에 구비되어 상기 본체(271)에 의하여 이송되는 상기 소재(10)의 하단에 부착되는 불순물 및 원료를 흡입할 수 있다.
이와 같은 상기 제거장치(272)는 상기 본체(271) 내부에 구비되므로 상기 제거장치(272)에서 흡입하는 불순물 및 원료는 상기 수거홀(273)에 의하여 상기 제거장치(272)로 흡입되어 제거될 수 있으며, 상기 제거장치(272)는 상기 소재(10) 및 상기 증착부(200) 내부의 불순물 및 원료를 흡입할 수 있다.
도 6을 참조하면, 상기 공조부(500)는 상기 몸체(220) 내부의 불순물을 제거하기 위하여 상기 몸체(220) 상부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 몸체(220) 내부의 불순물을 제거하는 제 1공기순환장치(510)와, 상기 적층부(240)의 공기를 상기 제 1공기순환장치(510)를 통해 상기 케이스(210)로 순환시키기 위하여 상기 적층부(240)의 측판(243)에 구비되는 순환구(520)와, 상기 몸체(220)의 하부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 몸체(220) 하부의 공기를 순환시키기 위한 제 2공기순환장치(530)와, 상기 제 1공기순환장치(510)와 상기 제 2공기순환장치(530)에 의하여 상기 몸체(220)에서 배출되는 공기 및 이물질을 상기 케이스(210)에서 외부로 배출시키기 위한 적어도 하나 이상의 제 3공기순환장치(540)와, 상기 제 3공기순환장치(540)를 통과하여 외부로 배출되는 공기 및 이물질을 정화하기 위한 에어필터(550)를 구비할 수 있다.
상기 제 1공기순환장치(510)는 상기 몸체(220)의 상부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 몸체(220) 내부의 공기를 순환시켜 불순물을 제거할 수 있다. 이러한 상기 제 1공기순환장치(510)는 상기 몸체(220)의 외벽을 관통하도록 구비될 수 있다.
상기 제 1공기순환장치(510)는 상기 유입부(230)와 상기 흡입부(250)와 상기 배출부(260)와 같이 상기 소재(10)의 상부에 원료를 분사하지 않는 위치에 구비되어 상기 적층부(240)로 불순물이 유입되지 않도록 할 수 있다.
상기 순환구(520)는 상기 유입부(230)와 상기 적층부(240)와 상기 흡입부(250)와 상기 배출부(260)를 구획하는 상기 측판(243)에 각각 구비되어 상기 적층부(240) 내부의 불순물이 공기 흐름에 의하여 외부로 배출될 수 있도록 할 수 있으며, 상기 순환구(520)는 도면에는 도시하지 않았지만 상기 적층부(240)로 상기 불순물이 유입되지 않도록 별도의 필터가 구비될 수 있다.
상기 제 2공기순환장치(530)는 상기 몸체(220)의 하부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 소재(10) 하부의 공간의 공기 흐름을 케이스(210)로 배출시켜 상기 소재(10)에 불순물이 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이 때, 상기 제 2공기순환장치(530)도 상기 제 1공기순환장치(510)와 동일하게 상기 몸체(220)를 관통하도록 형성될 수 있다.
상기 제 3공기순환장치(540)는 상기 제 1공기순환장치(510)와 상기 제 2공기순환장치(530)를 통해 상기 몸체(220)에서 상기 케이스(210)로 배출되는 불순물 및 공기를 외부로 배출시키기 위하여 상기 케이스(210) 외측에 구비될 수 있다.
이 때, 상기 제 3공기순환장치(540)의 내측에는 에어필터(550)가 구비되어 상기 몸체(220) 내부의 불순물이 외부로 배출되지 않고 모일 수 있도록 할 수 있다. 이로 인해, 공기 오염을 방지할 수 있다.
또한, 상기 공조부(500)는 상기 몸체(220) 내부의 공기가 원활히 순환되도록 다수의 상기 측판(243)의 일면에 송풍기(560)가 구비되어 상기 적층부(240)의 공기 흐름이 외부로 배출되도록 할 수 있다.
도 7을 참조하면, 상기 마감부(600)는 상기 증착부(200)에서 원료가 증착되어 이송되는 상기 소재(10)의 높이 및 장력을 조절하는 마감제어롤(610)과, 상기 마감제어롤(610)에서 이송되는 상기 소재(10)의 공정 속도를 조절하며 권취하는 마감권취롤(620)을 구비할 수 있다.
상기 마감제어롤(610)은 상기 공급부(100)에서 사용된 것과 동일하게 상기 소재(10)의 상부에 원료가 견고히 증착될 수 있도록 마감제어롤(610)에 의하여 높이 및 장력을 조절하여 마감권취롤(620)로 이송될 수 있다.
또한, 상기 마감제어롤(610)은 상기 공급부(100)에 구비된 마감제어롤(610)과의 장력제어에 의하여 상기 증착부(200) 내부에서 이송되는 상기 소재(10)의 이송 속도 및 장력을 제어할 수 있다.
그리고 상기 소재(10)는 마감권취롤(620)에 권취되기 전에 상기 소재(10)가 원활히 권취될 수 있도록 소재(10)의 공정 속도를 제어하며 권취될 수 있다.
이하에서 본 발명의 다른 실시 예에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템을 설명함에 있어 상술한 실시 예에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템과 동일한 구성에 대해서는 동일한 참조번호를 사용하며, 그에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 8은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 비접촉 이중 증착부를 나타낸 개념도이다.
도 8에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 비접촉 이중 증착부(200)는 상기 증착부(200)는 상기 공급부(100)에서 이송되는 상기 소재(10)를 내부에 수용하며 내부의 불순물을 흡기하는 케이스(210)와, 상기 케이스(210)의 내측에 구비되어 상기 소재(10)를 관통시키며 원료를 증착시키는 몸체(220)와, 상기 몸체(220) 내부에 구비되어 상기 소재(10)가 상기 몸체(220) 내부로 유입되는 유입부(230)와, 상기 유입부(230)를 관통하여 이송되는 상기 소재(10)의 양면에 상기 분사장치(300)에 의하여 다수의 원료를 이중으로 증착시키는 다수의 적층부(240)와, 다수의 상기 적층부(240) 사이에 구비되어 원료를 흡입하는 흡입부(250)와, 다수의 상기 적층부(240)에 의하여 원료가 이중 증착되는 상기 소재(10)가 상기 몸체(220)에서 배출되는 배출부(260)를 구비할 수 있다.
상기 케이스(210)는 장변과 단변을 구비하는 직사각형 형상으로 형성되며 상기 공급부(100)에서 유입되는 상기 소재(10)의 양면에 원료를 이중 증착시키기 위하여 상기 소재(10)를 관통시킬 수 있다.
상기 케이스(210) 내부에는 상기 몸체(220)가 구비되어 상기 케이스(210) 내부를 관통하는 상기 소재(10)의 양면에 원료를 이중 증착시키는 분사장치(300) 및 흡입장치(400)가 구비될 수 있다. 이 때, 상기 케이스(210)는 상기 몸체(220)와 상기 케이스(210) 사이의 불순물을 흡입하는 별도의 흡기장치(251)가 구비될 수 있다.
상기 몸체(220)는 상기 케이스(210) 내측과 소정의 거리를 두고 구비될 수 있으며, 상기 내측에 상기 소재(10)의 양면에 원료를 이중 증착시키는 분사장치(300) 및 흡입장치(400)가 구비될 수 있다.
상기 몸체(220)는 장변 양 단면에 상기 소재(10)가 유입되거나 배출되는 관통홀(244)이 구비될 수 있으며, 상기 몸체(220) 내측에는 상기 적층부(240)를 구획하기 위하여 상기 적층부(240) 양측면에 각각 구비되는 측판(243)을 구비할 수 있다.
이 때, 상기 측판(243)에도 상기 소재(10)가 관통하는 관통홀(244)과 순환구(520)가 구비되어 상기 소재(10)가 접촉되지 않고 원료가 증착되도록 할 수 있으며, 상기 적층부(240)의 불순물을 제거하도록 공기를 순환시킬 수 있다.
상기 측판(243)에 의하여 구획된 상기 몸체(220) 내부에는 유입부(230)와 적층부(240)와 흡입부(250)와 배출부(260)가 구비될 수 있으며 상기 적층부(240)는 상기 유입부(230)에서 이송되는 상기 소재(10)의 양면에 원료를 각각 분사하기 위하여 상기 분사장치(300)가 상기 소재(10)의 양면에 각각 구비되는 제 1적층부(241)와, 상기 제 1적층부(241)와 상기 흡입부(250)를 관통하여 이송되는 상기 소재(10)의 양면에 상기 제 1적층부(241)와 다른 원료를 각각 분사하기 위하여 상기 분사장치(300)가 상기 소재(10)의 양면에 각각 구비되는 제 2적층부(242)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 흡입부(250)는 상기 제 1적층부(241)와 상기 제 2적층부(242) 사이에 구비되어 상기 제 1적층부(241)와 상기 제 2적층부(242) 사이에 원료가 서로 혼합되는 것을 방지하도록 흡기장치(251)가 구비될 수 있다.
상기 흡입장치(400)는 상기 측판(243) 단부의 양 측면에 각각 결합되는 결합부와, 상기 결합부에서 소정의 각도로 회전하는 회전부와, 상기 회전부에서 하단으로 연장되어 상기 측판(243)을 관통하는 상기 소재(10)의 불순물을 흡입하는 흡기부와, 상기 흡기부의 양 측면에 각각 구비되어 상기 관통홀(244)에 의하여 불순물이 관통되는 것을 방지하는 배기부를 구비할 수 있다.
상기 적층부(240)는 상기 흡입장치(400)에 의하여 외부에서 유입되는 불순물 및 다른 원료가 혼합되는 것이 차단된 상태에서 분사장치(300)에 의하여 상기 소재(10)의 양면에 원료를 증착시킬 수 있다.
상기 분사장치(300)는 상기 소재(10)의 상부에 원료를 분사하기 위하여 상기 적층부(240)의 상부에 구비되는 제 1분사장치(310)와, 상기 소재(10)의 하부에 원료를 분사하기 위하여 상기 적층부(240)의 하부에 구비되는 제 2분사장치(320)를 구비하므로 상기 소재(10)의 양면에 각각 원료를 증착시키는 이중 증착 구조를 가질 수 있다.
상기 제 1분사장치(310)와 상기 제 2분사장치(320)는 상기 적층부(240)에 구비되어 원료를 압력으로 분사하여 상기 소재(10)에 원료를 증착시키는 분사부(330)와, 상기 적층부(240)에서 상기 분사부(330)와 소정의 거리에 구비되어 상기 분사부(330)를 통해 분사되어 상기 소재(10)에 증착되지 않는 원료를 흡입하여 수거하는 수거부(340)와, 상기 분사부(330) 및 상기 수거부(340)의 높이를 조절하여 상기 소재(10)의 높이를 조절하는 높이조절장치(350)를 구비할 수 있다.
상기 분사부(330)는 상기 소재(10)의 양면에 근접하게 구비되어 원자층의 원료를 상기 소재(10)를 향하여 분사하여 원료를 상기 소재(10)의 양면에 이중으로 증착시킬 수 있다.
이 때, 상기 분사부(330)에 의하여 상기 소재(10)에 증착되지 않은 원료는 상기 적층부(240) 내부 허공에 떠다닐 수 있으며, 이러한 원료를 상기 수거부(340)에서 흡입하여 수거할 수 있다.
이와 같이, 수거부(340)에서 상기 원료를 수거하는 것은 상기 소재(10)에 원활하게 증착되지 않고 겹치도록 증착되는 것을 방지하기 위하여 분사부(330)에 의하여 분사되고 허공에 떠다니는 원료를 분사부(330)와 소정의 거리에 위치한 수거부(340)에서 흡입할 수 있다.
상기 높이조절장치(350)는 상기 수거부(340)와 상기 분사부(330)의 높이를 조절하여 상기 소재(10)와 상기 분사부(330)의 거리를 조절하여 원료의 종류에 따라 분사 압력을 조절할 수 있다.
그리고 상기 비접촉으로 형성되는 적층부(240) 내부의 공기를 순환시키도록 공조부(500)가 더 구비될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
100: 공급부 110: 풀림롤
120: 구동롤 130: 제어롤
200: 증착부 210: 케이스
220: 몸체 230: 유입부
240: 적층부 250: 흡입부
260: 배출부 270: 흡입롤
280: 이송부 300: 분사장치
400: 흡입장치 500: 공조부
600: 마감부 700: 제어부

Claims (9)

  1. 유동성을 확보하는 소재를 다수의 롤로 형성된 이송장치에 의하여 공급시키는 공급부와,
    상기 공급부에서 공급되는 상기 소재를 이송시키는 이송롤과,
    상기 이송롤에 의하여 이송되는 상기 소재의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에 원료가 증착되도록 상기 소재가 관통되는 증착부와,
    상기 증착부의 내부에서 이송되는 상기 소재에 불순물이 부착되는 것을 방지하기 위하여 상기 증착부 내부로 공기가 순환되도록 유도하는 공조부와,
    상기 증착부에서 원료가 증착된 상기 소재를 권취시키는 마감부와,
    상기 소재의 공정 속도 및 상기 소재의 위치를 제어하기 위한 제어부를 포함하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공급부는 상기 소재가 권취된 권취롤의 중심에 구비되어 상기 권취롤을 회전하며 상기 소재를 공급하는 풀림롤과,
    상기 풀림롤에서 공급되는 상기 소재의 공정 속도를 조절하여 상기 소재에 발생하는 장력을 제어하는 구동롤과,
    상기 구동롤에서 이송되는 상기 소재의 높이를 조절하여 상기 소재의 상부 및 하부에 원료가 원활하게 증착되도록 조절하기 위한 제어롤을 구비하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 증착부는 상기 공급부에서 이송되는 상기 소재를 내부에 수용하여 원료를 증착하기 위한 케이스와,
    상기 케이스의 내측에 구비되어 상기 소재를 관통시키며 원료를 증착시키는 몸체와,
    상기 몸체 내부에 구비되어 상기 소재가 상기 몸체 내부로 유입되는 유입부와,
    상기 유입부를 관통하여 이송되는 상기 소재의 상부 및 하부 중 적어도 하나 이상에 원료를 분사하는 분사장치에 의하여 다수의 원료를 증착시키는 다수의 적층부와,
    다수의 상기 적층부 사이에 구비되어 원료를 흡입하는 흡입부와,
    다수의 상기 적층부에 의하여 원료가 증착되는 상기 소재가 상기 몸체에서 배출되는 배출부와,
    상기 몸체 하단에 구비되어 상기 원료를 흡입하며 이송시키는 적어도 하나 이상의 흡입롤을 구비하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 분사장치는 상기 적층부에 구비되어 원료를 압력으로 분사하여 상기 소재에 원료를 증착시키는 분사부와,
    상기 적층부에서 상기 분사부와 소정의 거리에 구비되어 상기 분사부를 통해 분사되어 상기 소재에 증착되지 않는 원료를 흡입하여 수거하는 수거부와,
    상기 분사부 및 상기 수거부의 높이를 조절하여 상기 소재의 높이를 조절하는 높이조절장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 증착부는 상기 몸체 내부에서 다수의 상기 적층부를 구획하기 위하여 상기 적층부 양측면에 각각 구비되는 측판과,
    상기 몸체와 상기 측판의 하단 사이에 상기 소재가 관통되는 관통홀과,
    상기 관통홀의 상단에 구비된 상기 측판의 일 단부에 구비되어 원료가 관통홀을 관통하는 것을 방지하기 위하여 공기를 흡입 및 배기하는 흡입장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 흡입롤은 상기 증착부 내부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 소재를 이송시키기 위하여 회전하는 본체와,
    상기 본체 내측에 구비되어 상기 소재의 하단 및 상기 증착부 내부의 불순물을 흡입하여 제거하는 제거장치와,
    상기 본체 외측에 다수 구비되어 상기 제거장치에서 흡입하는 불순물이 상기 본체가 회전할 때 상기 본체를 관통하도록 구비되는 수거홀을 구비하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템.
  7. 제 3항에 있어서,
    상기 공조부는 상기 몸체 내부의 불순물을 제거하기 위하여 상기 몸체 상부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 몸체 내부의 불순물을 제거하는 제 1공기순환장치와,
    상기 적층부의 공기를 상기 제 1공기순환장치를 통해 상기 케이스로 순환시키기 위하여 상기 적층부의 측판에 구비되는 순환구와,
    상기 몸체의 하부에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 몸체 하부의 공기를 순환시키기 위한 제 2공기순환장치와,
    상기 제 1공기순환장치와 상기 제 2공기순환장치에 의하여 상기 몸체에서 배출되는 공기 및 이물질을 상기 케이스에서 외부로 배출하기 위한 적어도 하나 이상의 제 3공기순환장치와,
    상기 제 3공기순환장치를 통과하여 외부로 배출되는 공기 및 이물질을 정화하기 위한 에어필터를 구비하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템.
  8. 제 7항에 있어서,
    상기 공조부는 상기 몸체 내부의 공기가 순환되도록 다수의 상기 측판의 일면에 송풍기가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 마감부는 상기 증착부에서 원료가 증착되어 이송되는 상기 소재의 높이 및 장력을 조절하는 마감제어롤과,
    상기 마감제어롤에서 이송되는 상기 소재의 공정 속도를 조절하며 권취하는 마감권취롤을 구비하는 것을 특징으로 하는 공조장치를 활용한 롤투롤 원자층 증착 시스템.

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