KR20230152109A - 복수의 나노와이어들의 사용자 친화적이고 신뢰성있는 갈바닉 성장을 위한 디바이스 및 방법 - Google Patents

Abstract

기판 (3) 상에 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1) 로서, 챔버 (18), 제어 유닛 (8) 및 전해질을 위한 저장 탱크 (35) 가 배열되는, 하우징 (34) 및 기판 홀더 (4) 를 포함하고, 상기 장치 (1) 는 상기 기판 (3) 을 갖는 상기 기판 홀더 (4) 가 상기 챔버 (18) 내로 삽입되었을 때 상기 기판 (3) 상으로 상기 전해질로부터 복수의 나노와이어들 (2) 을 성장시키도록 설계되는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1).

Description

복수의 나노와이어들의 사용자 친화적이고 신뢰성있는 갈바닉 성장을 위한 디바이스 및 방법

본 발명은 기판 상에 복수의 나노와이어들을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

나노와이어들이 생성될 수 있는 장치들 및 방법들이 알려져 있다. 예를 들어, 나노와이어들은 갈바닉 프로세스들에 의해 또는 박막 기술로부터 알려진 방법들을 통해 획득될 수 있다. 많은 알려진 방법들은 복잡한 기계들을 필요로 하는 것이 일반적이며, 특히 이러한 이유로 일반적으로 실험실들 및 클린 룸들에서만 보통 사용된다 (사용만 될 수 있음). 특히, 대부분의 알려진 방법들은 산업용에는 적합하지 않다.

또한, 많은 알려진 장치들 및 방법들은 획득된 나노와이어들이 이들의 속성들, 그리고 특히 이들의 품질과 관련하여 크게 달라진다는 단점이 있다. 상이한 성장 프로세스들로부터의 나노와이어들은, 동일한 기계들, 출발 재료들, 및/또는 포뮬레이션들이 사용되더라도, 종종, 때때로, 상당히 상이하다. 나노와이어들의 품질은 종종 대응하는 방법의 사용자 또는 대응하는 장치의 사용자의 능력, 환경적 영향들, 및/또는 단순히 우연에 특히 의존한다. 이 모든 것은 나노와이어가 때때로 광학 현미경으로도 볼 수 없는 구조라는 사실에 의해 더 어렵게 된다. 따라서, 설명된 속성들 (그리고 특히 이들에서의 변동들) 을 먼저 확인하는 것을 가능하게 하기 위해 정교한 조사가 필요할 수 도 있다.

이에 기초하여, 본 발명의 목적은 특히 사용자 친화적인 방식으로 신뢰성 있게 복수의 나노와이어들이 생성될 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.

이 목적은 독립항들에 따른 장치 및 방법에 의해 달성된다. 추가적인 유리한 구성들은 종속 청구항들에 나타낸다. 청구항들 및 설명에 나타낸 특징들은 임의의 기술적으로 의미있는 방식으로 서로 조합될 수 있다.

본 발명에 따르면, 기판 상에 복수의 나노와이어들을 갈바닉 성장시키기 위한 장치가 제공된다. 장치는 기판 홀더 및 하우징을 포함하고, 하우징에는 챔버, 제어 유닛 및 전해질을 위한 저장 탱크가 배열되며, 장치는 기판을 갖는 기판 홀더가 챔버 내로 삽입되었을 때 기판 상으로 전해질로부터 복수의 나노와이어들을 성장시키도록 설계된다.

설명된 장치는 바람직하게는 자동화된 방식으로 나노와이어들을 성장시키도록 설계된다. 장치는 특히 산업용으로 설계될 수도 있다.

설명된 장치로, 나노와이어들이 생성될 수 있다. 나노와이어는 여기서 수 나노미터 내지 수 마이크로미터 범위의 사이즈 및 와이어형 형상을 갖는 임의의 바디 재료를 의미하는 것으로 이해된다. 나노와이어는 예를 들어, 원형, 타원형 또는 다각형 베이스 영역을 가질 수도 있다. 특히, 나노와이어는 육각형 베이스 영역을 가질 수도 있다.

나노와이어들은 바람직하게 100 nm [나노미터] 내지 100 ㎛ [마이크로미터] 의 범위, 특히 500 nm 내지 60 ㎛ 의 범위의 길이를 갖는다. 나노와이어들의 길이는 바람직하게는 5 내지 20% 범위의 표준 편차로 분포된다. 나노와이어들은 또한 바람직하게는 10 nm 내지 10 ㎛ 범위, 특히 30 nm 내지 4 ㎛ 범위의 직경을 갖는다. 여기서, 용어 직경은 원형 베이스 영역에 관한 것이며, 베이스 영역이 이로부터 벗어나는 경우 적용가능한 직경의 비교할만한 정의이다. 사용된 모든 나노와이어들이 동일한 길이 및 동일한 직경을 갖는 것이 특히 바람직하다.

설명된 장치는 나노와이어들의 매우 다양한 재료들에 사용될 수 있다. 전기 전도성 재료들, 특히 금속들, 예컨대 구리, 은, 금, 니켈, 주석 및 백금이 나노와이어들의 재료로서 바람직하다. 이들 중에서, 구리가 특히 바람직하다. 그러나, 비-전도성 재료들, 예컨대 금속 산화물이 또한 바람직하다. 바람직하게, 나노와이어들 모두가 동일한 재료로 형성된다.

나노와이어들은 장치로 기판의 표면 상으로 성장될 수도 있다. 기판의 표면은 바람직하게는 전기 전도성으로 이루어진다. 기판의 표면이 다르게는 전기 전도성이 아닌 기판의 일부인 경우, 전기 전도성은 예를 들어 금속화에 의해 달성될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 전기 전도성이 아닌 기판은 금속의 얇은 층으로 코팅될 수도 있다. 금속화는 특히 전극 층을 제작하기 위해 사용될 수 있다. 전극 층 및/또는 기판의 표면 재료에 의존하여, 전극 층과 기판의 표면 사이에 접착 결합을 부여하는 결합 층을 전극 층과 기판의 표면 사이에 제공하는 것이 바람직할 수도 있다.

기판의 표면의 전기 전도성은 나노와이어들의 갈바닉 성장을 위한 전극으로서 사용될 수 있도록 한다. 기판은 특히 실리콘 기판일 수도 있다. 기판은 특히 전기 전도성 구조체들이 제공된 바디일 수도 있다. 이는 특히 실리콘 칩 또는 소위 인쇄 회로 보드 (PCB) 일 수도 있다. 그러나, 나노와이어들의 성장은 또한 많은 수의 다른 표면들, 예를 들어, 유리, 세라믹 및 폴리머 상에서 가능하다. 기판은 강성이거나 가요성일 수도 있다. 장치는 바람직하게는 성장될 표면에 평행한 각각의 방향에서 최대 80 cm 정도를 갖고 및/또는 성장될 표면에 횡방향으로 1 ㎛ 내지 100 mm 정도를 갖는 기판들에 적합하다. 예를 들어, 12-인치 웨이퍼들이 기판으로서 사용될 수도 있다. 대안으로, 기판은 예를 들어, 성장될 표면에 평행한 평면에서 30 x 40 cm 정도를 가질 수도 있다.

설명된 장치로, 나노와이어들은 포일의 기공들에서 기판의 표면 상에 갈바닉 성장될 수 있다. 이를 위해 전해질이 사용된다. 예를 들어, 600 ml 의 전해질은 12-인치 웨이퍼 위에 나노와이어들을 완전히 성장시키는데 충분할 수도 있다. 전해질은 저장 탱크에 의해 제공된다. 저장 탱크는 바람직하게는 전해질로 채워진다. 장치는 또한 바람직하게는 전해질이 나노와이어들의 성장을 위해 사용될 수 있는 방식으로 전해질을 위한 저장 탱크가 연결될 수 있는 적어도 하나의 커넥션을 갖는다. 커넥션은 바람직하게는 저장 탱크가 연결될 때 커넥션에 의해 개방되고 커넥션으로부터 분리될 때 커넥션에 의해 폐쇄되는 방식으로 형성된다. 따라서 저장 탱크의 개방 및 폐쇄는 자동으로 발생한다. 따라서, 탱크는 커넥션을 연결할 때 커넥션에 의해 개방되고 저장 탱크가 커넥션으로부터 분리될 때 다시 폐쇄되는 밸브에 의해 폐쇄되는 개구를 가질 수도 있다. 따라서, 저장 탱크는 저장 탱크가 커넥션에 연결되지 않으면 폐쇄된다. 따라서, 저장 탱크는 사용자가 전해질에 접촉하게 되는 것이 가능하지 않으면서 변경될 수 있다. 이러한 정도로, 설명된 장치는 특히 안전하다. 이러한 구성에서, 저장 탱크는 카트리지로서 또한 지칭될 수도 있다.

성장 동안, 포일이 기판의 표면에 대해 밀착되고 전해질이 포일 위에 균일하게 분포되는 경우, 나노와이어들이 특히 일관된 품질로 제공될 수 있다. 이를 위해, 전해질에 투과성인 탄성 엘리먼트가 포일에 대해 놓일 수도 있다. 전해질이 탄성 엘리먼트를 통해 포일 상으로 방출될 수 있고 포일은 기판의 표면 상에 유지될 수 있다. 제 1 성장 단계 후에, 포일이 나노와이어들에 의해 기판의 표면 상에 유지되는 정도로 나노와이어들이 성장되면, 탄성 엘리먼트는 제거될 수 있다. 제 2 성장 단계에서는, 탄성 엘리먼트가 사용되지 않아서, 전해질이 기판의 표면 위에 훨씬 더 균일하게 분포될 수 있다.

포일은 바람직하게는 플라스틱 재료, 특히 폴리머 재료로 형성된다. 포일은 나노와이어들이 성장될 수 있는 복수의 통과 기공들을 갖는다. 기공들은 바람직하게는 포일의 상부 측으로부터 포일의 하부측으로 통과하는 채널들에 의해 형성됨으로써 포일을 통과하도록 제조된다. 특히, 기공들은 원통형으로 제조되는 것이 바람직하다. 그러나, 기공들은 곡선 경로를 따르는 채널들로 만들어지는 것이 또한 가능하다. 기공은 예를 들어 원형, 타원형 또는 다각형 베이스 영역을 가질 수도 있다. 특히, 기공은 육각형 베이스 영역을 가질 수도 있다. 기공들은 균일하게 형성되는 것이 바람직하다 (즉, 기공들은 바람직하게는 사이즈, 형상, 배열 및/또는 인접 기공들에 대한 거리와 관련하여 상이하지 않다). 나노와이어들이 성장되고 있을 때, 기공들은 바람직하게는 (특히 완전하게) 갈바닉 성막된 재료로 채워진다. 이는 나노와이어들이 기공들의 사이즈, 형상 및 배열을 취하게 한다. 따라서, 성장될 나노와이어들의 속성들은 포일 또는 그 내의 기공들의 선정에 의해 확립되거나 영향을 받을 수 있다. 따라서, 포일은 또한 "템플릿", "템플릿 포일" 또는 "패턴"으로 지칭될 수도 있다. 포일에서의 기공들은 포일에 고-에너지 중이온이 조사됨으로써 획득될 수 있다. 이온들은 MeV 내지 GeV 범위의 에너지를 가질 수도 있다.

나노와이어들이 포일의 기공들 내로 성장하면, 포일은 예를 들어, 플라즈마로 또는 용매로 제거될 수 있다. 이로써, 나노와이어들이 노출된다.

장치는 바람직하게는 장치의 다른 엘리먼트들 모두가 배열되는 하우징을 갖는다. 이 정도로, 장치는 컴팩트한 기계인 것으로 간주될 수 있다. 하우징은 바람직하게는 최대 1 m² [평방 미터] 의 베이스 면적을 갖는다. 이는 특히 챔버, 제어 유닛 및 전해질을 위한 저장 탱크가 하우징에 함께 배열되기 때문에 가능하다. 하우징은 바람직하게는 직사각형 베이스 영역을 갖는다. 하우징은 바람직하게는 1 내지 3 m(미터), 특히 1.5 내지 2.5 m 의 높이를 갖는다. 하우징은 바람직하게 금속, 특히 고급 강철로 형성된다. 하우징의 재료는 바람직하게는 특히 하우징의 외부 측 상에 코팅을 갖는다. 따라서, 하우징은 예를 들어 코팅된 고급 강철로 형성될 수도 있다. 하우징은 화학물질들로부터 코팅에 의해 보호될 수도 있다.

하우징은 챔버를 인클로징하며, 챔버 내로 기판 홀더가 삽입될 수 있다. 챔버는 바람직하게는 기판 홀더를 위한 리셉터클을 갖는다. 기판 홀더는 나노와이어들이 성장될 기판을 유지하도록 설계된다. 기판을 갖는 기판 홀더가 챔버 내로 삽입되면, 기판 상으로 나노와이어들이 성장될 수 있다. 이는 나노와이어들이 전해질로부터 기판의 표면 상으로 갈바닉 성장됨으로써 발생한다.

기판 홀더는 바람직하게는 서랍으로서 형성된다. 이는 기판 홀더가 예를 들어, 챔버에서 측방향으로 배열된 가이드 레일들 위에서 리셉터클 내로 푸시될 수 있음을 의미한다. 서랍은 장치의 나머지 부분으로부터 완전히 분리될 수 있는 것이 바람직하다. 또는, 서랍이 밖으로 당겨질 수 있는 양은 최대 정도로 제한될 수도 있어서, 최대 정도를 넘어 서랍이 밖으로 당겨질 수 없다.

장치는 바람직하게는 기판 홀더를 이동시키기 위한 드라이브를 갖는다. 예를 들어, 기판 홀더는 로딩 포지션 내로 수동으로 이동되고 이로부터 드라이브에 의해 자동화된 방식으로 리셉터클 내로 인입될 수도 있다. 나노와이어들의 성장 완료 후, 기판 홀더는 자동화된 방식으로 리셉터클로부터, 특히 바람직하게는 로딩 포지션과 동일한 제거 포지션 내로 이동될 수도 있다. 제거 포지션으로부터, 기판 홀더는 수동으로 제거될 수 있다. 대안으로, 장치는 기판 홀더를 리셉터클 내로 리셉터클 밖으로 완전히 수동으로 이동시키도록 설계될 수도 있다. 기판 홀더를 위한 드라이브를 갖는 장치는 자동으로 이동된 기판 홀더 또는 수동으로 이동된 기판 홀더로의 선정에 따라 동작되는 것이 또한 생각될 수 있다.

장치는 바람직하게는 기판 홀더를 리셉터클에 어레스팅(arresting)하기 위한 어레스팅 메커니즘을 갖는다. 어레스팅 메커니즘은 바람직하게는 어레스팅 메커니즘이 활성 상태 및 활성화해제된 상태를 갖도록 형성된다. 따라서, 어레스팅 메커니즘은 스위치 온 및 오프될 수 있다. 예를 들어 이를 위해 스위치-온된 상태에서 리셉터클에 기판 홀더를 유지하는 전자석이 제공될 수도 있다. 따라서, 어레스팅 메커니즘으로, 기판 홀더가 나노와이어들의 성장 동안 리셉터클에 고정될 수 있다. 나노와이어들의 성장 완료 후, 어레스팅 메커니즘은 활성화해제될 수 있고 기판 홀더는 리셉터클로부터 제거될 수 있다.

챔버는 폐쇄가능한 것이 바람직하다. 예를 들어, 챔버는 하우징 벽의 개구를 통해 접근가능할 수도 있어서, 기판 홀더는 챔버 내로 그리고 개구를 통해 리셉터클 내로 삽입될 수 있다. 개구는 예를 들어 플랩(flap)에 의해 폐쇄가능할 수도 있다. 폐쇄된 상태에서, 챔버는 바람직하게는 액밀 및 기밀이다. 따라서, 나노와이어들의 성장을 위해 요망된 분위기가 챔버 내부에 생성될 수 있다. 또한, 화학물질들이 챔버로부터 빠져나가는 것이 방지될 수 있다. 챔버는 바람직하게 로킹될 수도 있다. 따라서, 개구는 예를 들어 플랩에 의해 폐쇄될 수도 있고 플랩은 로킹 메커니즘에 의해 그의 포지션에 유지될 수도 있다. 결과적으로, 성장 프로세스 동안 챔버의 부주의한 개방이 방지될 수 있다. 챔버는 바람직하게는 나노와이어들을 성장시킬 때 사용된 화학물질들, 예를 들어 강철 또는 플라스틱에 내성이 있는 재료의 경계 인클로저 내에 형성된다.

챔버는 바람직하게는 적어도 하나의 화학물질을 위한 개개의 피드를 갖는다. 예를 들어, 나노와이어들의 성장을 위해 사용된 전해질이 이러한 방식으로 제공될 수도 있다. 전해질은 예를 들어 대응하는 피드를 통해 기판 홀더의 함몰부 내로 도입될 수도 있어서, 전해질이 함몰부에 배열된 기판과 접촉하게 된다. 또한, 물, 특히 탈이온수 (DI water) 를 위한 피드가 제공될 수도 있다. 이는 나노와이어들의 성장 완료 후 기판을 린싱하기 위해 사용될 수도 있다. 이러한 방식으로, 전해질의 잔여량들이 기판과 함께 장치를 나가는 것이 방지될 수 있다. 또한, 챔버는 적어도 하나의 배출구를 갖는 것이 바람직하다. 따라서, 예를 들어, 나노와이어들의 성장 완료 후 전해질이 챔버 밖으로 배출될 수 있는 배출구가 제공될 수 있다. 린싱을 위해 사용된 물을 위한 배출구가 또한 제공될 수도 있다. 전해질 및 물은 동일한 배출구를 통해 또는 상이한 배출구를 통해 챔버 밖으로 배출될 수도 있다. 또한, 챔버는 환기구들을 갖는 것이 바람직하다. 이는 챔버에서의 가스들이 챔버 밖으로 배출될 수 있도록 한다. 따라서, 챔버가 개방되었을 때 챔버로부터 빠져나가는 유해 가스로부터 사용자가 보호될 수 있다. 가스는 환기구를 통해 챔버로부터 추출될 수 있고, 예를 들어 신선한 공기 또는 불활성 대기로 대체될 수 있다. 추출된 가스들은 예를 들어 세정될 수도 있다. 또한, 나노와이어들의 성장을 위해 설계된 전극이 챔버에 배열되는 것이 바람직하다. 따라서, 나노와이어들을 성장시키기 위해 기판의 성장될 표면과 전극 사이에 전압이 인가될 수도 있다. 전극은 바람직하게는 램(ram) 상에 유지된다. 램은 바람직하게는 자동으로 이동가능하다. 따라서, 램은 나노와이어들을 성장시키기 위해 전극을 전해질과 접촉시키는데 사용될 수 있다. 이는 램에 의해 포일 상으로 가압되는, 포일 상에 배치되는 스폰지와 같은 탄성 엘리먼트를 수반할 수도 있다. 포일은 이러한 방식으로 그의 포지션에 유지될 수 있다. 램은 또한 전해질 분배기를 가질 수도 있다. 따라서, 전해질은 램을 통해 기판의 성장될 표면으로 피드될 수 있다. 전해질 분배기는 배출구 측 상에 복수의 배출구들을 가질 수도 있어서, 전해질이 전해질 분배기를 통해 상기 기판의 성장될 표면에 균일하게 피드될 수 있다. 전극은 전해질 분배기의 배출구 측에 형성될 수도 있다. 따라서, 배출구들은 전극에서 대응하는 관통- 개구들에 인접할 수도 있어서, 전해질이 관통- 개구들을 통해 전극을 통과할 수 있다.

또한, 하우징에 제어 유닛이 배열된다. 제어 유닛은 나노와이어들의 성장을 제어하도록 설계되는 것이 바람직하다. 이를 위해, 예를 들어 제어 유닛은 나노와이어들의 성장을 위해 사용되는 전압 또는 전류를 설정할 수도 있다. 또한, 제어 유닛은 전해질의 투여량, 압력 및/또는 관통-유량을 설정할 수도 있다. 제어 유닛은 나노와이어들의 성장이 자동화된 방식으로 발생할 수 있도록 한다. 제어 유닛은 바람직하게는 성장될 나노와이어들의 길이 및/또는 성장 레이트를 설정하도록 설계된다.

저장 탱크는 바람직하게는 식별부를 갖고, 이를 통해 제어 유닛은 저장 탱크를 식별할 수 있다. 이를 위해, 제어 유닛은 식별 센서에 부착될 수도 있다. 예를 들어, 식별부는 식별 센서로서 바코드 스캐너에 의해 검출될 수 있는 바코드일 수도 있다. 식별부는 또한 식별 센서로서 대응하는 판독기에 의해 검출될 수 있는 RFID 칩일 수도 있다. 이는 예를 들어 정확한 전해질이 제공되었는지 여부를 저장 탱크의 식별부에 의해 검출될 수 있다.

기판 홀더는 바람직하게는 나노와이어들의 성장에 영향을 미치도록 설계된 전자장치를 갖는다. 제어 유닛은 바람직하게는 기판 홀더가 챔버 내로 삽입되었을 때 계면을 통해 기판 홀더에 연결된다. 인터페이스는 예를 들어 하나 이상의 플러그-인 커넥션들을 포함할 수도 있다. 플러그-인 커넥션들은 바람직하게는 기판 홀더가 리셉터클 내로 삽입될 때 기판 홀더의 전자장치가 제어 유닛에 연결되는 방식으로 형성된다. 오퍼레이터에 의한 별도의 조작, 예를 들어 케이블들의 연결은 이러한 경우에 필요하지 않다.

제어 유닛은 바람직하게는 기판 홀더의 전자장치에 의해 출력된 신호를 프로세싱하고 및/또는 기판 홀더의 전자장치에 제어 신호들을 출력하도록 설계된다. 제어 유닛은 바람직하게는 데이터베이스를 갖고 및/또는 외부 데이터베이스에 액세스하도록 설계된다. 예를 들어, 제어 유닛은 인터넷 연결을 통해 외부 데이터베이스와 통신할 수도 있다. 기판 홀더의 전자장치로부터 제어 유닛으로 송신된 파라미터들은 데이터베이스로부터의 대응하는 예상된 값들과 비교될 수 있다. 불일치의 경우, 예를 들어 경고 신호가 방출될 수도 있는 경우, 프로세스는 중단될 수도 있고 및/또는 대응하는 제어 신호를 통해 자동화된 방식으로 정정이 수행될 수도 있다. 또한 대응하는 제어 신호를 통해, 기판 홀더의 히터가 제어 유닛에 의해 제어될 수도 있다. 히터는 기판의 온도가 설정될 수 있도록 한다.

또한, 장치는 바람직하게는 특히 제어 유닛에 연결되는 디스플레이 수단 및/또는 동작 수단을 갖는다. 디스플레이 수단 및/또는 동작 수단은 바람직하게는 사용자가 접근가능한 방식으로 하우징에 또는 그 상에 유지된다. 디스플레이 수단은 사용자에게 성장 프로세스에 대한 정보가 표시될 수도 있도록 하며, 동작 수단은 사용자가 프로세스를 제어할 수 있도록 한다. 디스플레이 수단 및 동작 수단은 또한 디스플레이 및 동작 수단으로서, 예를 들어 터치스크린으로서 형성될 수도 있다.

장치가 리셉터클에 기판 홀더를 어레스팅하기 위한 어레스팅 메커니즘을 갖는 경우, 제어 유닛은 바람직하게는 어레스팅 메커니즘을 모니터링 및/또는 제어하도록 설계된다. 장치가 기판 홀더를 이동시키기 위한 드라이브를 갖는 경우, 제어 유닛은 바람직하게 드라이브를 모니터링 및/또는 제어하도록 설계된다. 장치가 로킹 메커니즘에 의해 로킹될 수 있는 플랩에 의해 폐쇄가능한 챔버를 갖는 경우, 제어 유닛은 바람직하게는 로킹 메커니즘을 모니터링 및/또는 제어하도록 설계된다. 예를 들어, 제어 유닛은 기판 홀더가 로딩 포지션 내로 배치되었음을 검출하고, 이에 응답하여, 기판 홀더가 자동화된방 식으로 리셉터클 내로 인입되고 어레스팅 메커니즘에 의해 거기에 어레스팅되며 챔버의 개구가 플랩에 의해 폐쇄되고 플랩이 로킹되는 대응 제어 신호들을 통해 개시할 수도 있다. 나노와이어들의 성장 동안, 제어 유닛은 어레스팅 메커니즘 및 로킹 메커니즘이 활성이고 활성 상태로 유지되는지를 모니터링할 수도 있다. 나노와이어들의 성장 완료 후, 제어 유닛은 플랩의 로킹 메커니즘이 해제되고 플랩이 개방되며, 어레스팅 메커니즘이 해제되고 기판 홀더가 제거 포지션으로 자동화된 방식으로 이동되는 대응 제어 신호들에 의해 개시할 수도 있다.

기판은 바람직하게는 클린 룸에서 준비된다. 이를 위해, 예를 들어 리소그래피 프로세스에 의해 클리어런스들이 도입되는 구조화 층이 적용될 수도 있다. 구조화 층의 타입에 의존하여, 나노와이어들은 클리어런스들에서만 성장될 수 있거나 클리어런스들 외부에서만 성장될 수 있다. 따라서, 나노와이어들은 기판 상에 국부적으로 선택적으로 성장될 수 있다. 예를 들어, 나노와이어들이 금속 패드들 상에서만 획득될 경우, 이들 패드들이 먼저 리소그래피로 생성될 수도 있다. 패드들 외부의 기판의 표면이 전기 전도성이 아닌 경우, 나노와이어들의 갈바닉 성장을 위한 패드들은 예를 들어 크롬 또는 텅스텐-티타늄의 20 nm 층 상으로 성장되는 금 또는 구리의 100 nm 층에 의해 연결될 수도 있다. 성장 후에, 이들 층들은, 원하지 않는 나노와이어들이 이들 상에 위치되면, 리프트-오프 (lift-off) 또는 선택적 에칭에 의해 제거될 수 있다. 패드들은 예를 들어 3 ㎛ 의 에지 길이 및 3 ㎛ 의 피치를 가질 수도 있다. 기판 준비의 추가 부분으로서, 성장될 표면은 예를 들어 산소 플라즈마로 세정되고 활성화될 수도 있다. 산소 플라즈마는 예를 들어 350 mbar, 100 W 에서 1분 동안 사용될 수도 있다. 기판 준비의 추가 부분으로서, 포일은 기판 자체 상으로 또는 구조화 층이 사용되는 경우, 그 구조화 층 상으로 배치될 수도 있다. 탄성 엘리먼트는 또한 기판 준비의 부분으로서 포일 상으로 배치될 수도 있다.

기판이 준비되었으면, 이는 더 이상 클린 룸 조건들 하에서 보관될 필요가 없다. 준비 후에, 기판은 클린 룸으로부터 제거되고 설명된 장치로 피드될 수 있다. 장치는 클린 룸 외부에서 사용될 수도 있다. 따라서 클린 룸 요건들을 준수할 필요는 없다. 그럼에도 불구하고, 장치는 클린 룸 요건들과 부합하여 형성되는 것이 바람직하다. 장치가 클린 룸에서 사용되는 경우, 장치로 성장된 나노와이어들은 또한 챔버로부터 기판 홀더의 제거 후에 보호될 수 있다.

추가 바람직한 실시형태에서, 장치는 전해질을 위한 개개의 저장 탱크를 위한 다수의 수용 공간들을 갖는다.

수용 공간들은 바람직하게는 하우징에, 특히 챔버 외부에 형성된다. 장치는 또한 바람직하게는 대응하는 전해질이 나노와이어들의 성장을 위해 사용될 수 있는 방식으로 전해질을 위한 저장 탱크가 연결될 수 있는 적어도 하나의 커넥션을 갖는다. 하우징에서의 대응하는 수용 공간에 다수의 저장 탱크들이 배열되는 경우, 커넥션은 선정에 따라 저장 탱크들 중 하나에 연결될 수도 있다. 하나 보다 많은 커넥션이 있는 경우, 다수의 저장 탱크들이 동시에 연결될 수도 있다. 그 경우에, 제어 유닛은 대응하는 전해질들 중 어느 전해질 또는 어느 전해질들이 나노와이어들의 성장을 위해 사용되는지를 선택하기 위해 사용될 수 있다. 장치는 수용 공간들 각각에 대해 개개의 커넥션을 가질 수도 있다.

추가 바람직한 실시형태에서, 장치는 개개의 전해질을 위한 다수의 저장 탱크들을 갖는다. 특히 바람직하게, 저장 탱크들이 개개의 전해질로 채워진다. 이 경우, 저장 탱크들은 동일한 전해질로 채워질 수도 있고, 상이한 전해질들로 채워질 수도 있다. 저장 탱크들은 바람직하게는 식별부를 갖고, 이를 통해 제어 유닛이 저장 탱크들을 식별할 수 있다.

추가 바람직한 실시형태에서, 장치는 전해질 프로세서를 포함한다. 전해질 프로세서는 바람직하게는 하우징에 배열된다. 전해질 프로세서는 나노와이어들의 성장을 위해 사용된 전해질을 프로세싱하도록 설계된다. 이러한 방식으로 프로세싱된 전해질은 추가 성장 프로세스를 위해 사용될 수 있다. 전해질은 각각의 성장 프로세스 후 또는 소정 수의 성장 프로세스들 후 매번 전해질 프로세서로 프로세싱될 수도 있다. 전해질 프로세서는 또한 전해질을 프로세싱하는 상이한 방식들을 위해 설계될 수도 있다. 따라서, 예를 들어, 각각의 성장 프로세스 후에 제 1 프로세싱이 수행될 수도 있고, 소정 수의 성장 프로세스들 후에 매번 제 1 프로세싱 대신에 제 2 프로세싱이 수행될 수도 있다. 이는 특히 제 2 프로세싱이 제 1 프로세싱보다 더 집약적인 경우에 바람직하다. 전해질 프로세서는 바람직하게는 전해질을 세정하도록 설계된다. 대안으로 또는 부가적으로, 전해질 프로세서는 전해질에 물질을 부가하도록 설계된다. 이는 전해질의 화학적 조성이 변경될 수 있도록 한다. 이를 위해, 전해질 프로세서는 물질이 제공되는 대응 탱크에 부착될 수도 있다.

추가 바람직한 실시형태에서, 장치는 동작 동안 전해질과 접촉하게 되는 영역들을 자동화된 방식으로 세정하도록 설계된다.

장치는 특히 챔버를, 특히 챔버의 내부 측을 세정하도록 설계될 수도 있다. 또한, 장치는 전해질 라인들을 세정하도록 설계될 수도 있다. 세정은 바람직하게는 자동화된 방식으로, 예를 들어 챔버의 내부 측을 세정 유체로 분사함으로써 및/또는 전해질 라인들을 통해 세정 유체를 통과시킴으로써 발생한다. 세정 유체는 물일 수도 있다. 장치는 특히 성장 프로세스들이 상이한 전해질들로 수행되는 경우, 다음 성장 프로세스를 위한 하나의 성장 프로세스 후에 세정될 수도 있다.

추가 바람직한 실시형태에서, 챔버는 압축된-공기 피드를 갖는다.

압축된-공기 피드는 예를 들어, 성장 프로세스의 완료 후에 기판으로부터 액체를 제거하기 위해, 챔버 내로 압축된 공기를 도입하는데 사용될 수 있다. 이를 위해, 압축된 공기는 노즐을 통해 및/또는 자동으로 이동되는 압축된-공기 호스를 통해 챔버 내부의 기판 상으로 지향될 수도 있다. 대안으로 또는 부가적으로, 압축된 공기는 또한 챔버를 세정하기 위해 사용될 수도 있다.

장치의 추가 바람직한 실시형태에서, 챔버의 내부 측은 전해질-내성 재료, 바람직하게는 플라스틱으로 형성된다.

장치의 추가 바람직한 실시형태에서, 제어 유닛은 저장 탱크에 할당된 적어도 하나의 파라미터를 결정하도록 설계된다.

저장 탱크는 식별부를 가질 수도 있다. 제어 유닛은 그 경우 저장 탱크가 식별된 후에 데이터베이스로부터 적어도 하나의 파라미터를 취출하는 제어 유닛에 의해 저장 탱크에 할당된 적어도 하나의 파라미터를 결정할 수 있다. 대안으로, 장치는 적어도 하나의 파라미터가 결정되고 제어 유닛으로 송신될 수도 있는, 하나 이상의 센서들을 포함할 수도 있다.

저장 탱크에 할당된 파라미터들로서 특히 다음이 고려된다: 저장 탱크에서의 전해질의 수명, 저장 탱크에서의 전해질의 화학적 조성, 저장 탱크에서의 전해질의 충전 레벨, 저장 탱크에서의 전해질의 온도.

장치의 추가 바람직한 실시형태에서, 제어 유닛은 전해질의 흐름 및/또는 압력을 결정하도록 설계된다. "및" 의 경우가 바람직하다.

전해질의 흐름 및/또는 압력을 측정함으로써, 나노와이어들의 성장을 위해 얼마나 많은 전해질이 이용가능한지가 결정될 수 있다. 전해질의 흐름 및/또는 압력은 바람직하게는 전해질이 저장 탱크로부터 챔버로 통과될 수 있는 전해질 라인에서 측정된다. 바람직하게는, 전해질의 흐름 및/또는 압력이 미리결정된 설정포인트 값으로 제어 유닛에 의해 제어된다.

추가 바람직한 실시형태에서, 장치는 저장 탱크로부터 챔버 내로 전해질을 펌핑하기 위한 펌프를 또한 가지며, 펌프는 하우징 에서 감쇠된 방식으로 유지되는, 지지체 상에 감쇠된 방식으로 유지된다.

펌프는 바람직하게는 커넥션을 통해 저장 탱크에 연결된다. 전해질은 전해질 라인을 통해 저장 탱크로부터 챔버 내로 통과될 수 있다. 전해질 라인은 전해질이 챔버 내부의 기판 홀더의 함몰부 내로 도입될 수 있도록 챔버 내로 돌출될 수도 있다. 기판이 함몰부 내로 배치되면, 기판은 따라서 전해질과 접촉하게 될 수 있다.

펌프는 진동들을 야기시킬 수도 있다. 이들은 나노와이어들의 성장 프로세스를 손상시킬 수 있다. 따라서, 펌프는 감쇠된 방식으로 유지된다. 본 실시형태에서, 펌프는 하우징에 감쇠된 방식으로 유지되는 지지체 상에 펌프가 감쇠된 방식으로 유지되는 정도로, 이중으로 감쇠된다.

장치의 추가 바람직한 실시형태에서, 전해질을 위한 필터가 또한 하우징에 배열된다.

필터는 바람직하게는 미립자 필터 또는 활성탄 필터이다. 특히 바람직하게, 하우징에는 전해질을 위한 2개의 필터들이 배치된다. 이 때, 필터들 중 하나는 미립자 필터일 수도 있고, 다른 필터는 활성탄 필터일 수도 있다. 미립자 필터는 각각의 성장 프로세스 후에 사용될 수도 있는 한편, 활성탄 필터는 소정 수의 성장 프로세스들 후에 매번 미립자 필터 대신 사용된다.

필터 또는 필터들은 바람직하게는 전해질 프로세서의 일부이다. 제 1 프로세싱을 위해 미립자 필터가 사용될 수도 있는 한편, 제 2 프로세싱을 위해 활성탄 필터가 사용된다.

장치의 바람직한 실시형태에서, 기판 상에 안착하는 탄성 엘리먼트를 제거하기 위한 그리퍼가 챔버에 배열된다.

그리퍼로, 탄성 엘리먼트는 자동화된 방식으로 포일로부터 제거될 수 있다. 이는 방법 전체가 자동화된 방식으로 수행될 수 있도록 함으로써, 에러들이 회피될 수 있다. 그리퍼는 예를 들어 니들 그리퍼로서 형성될 수도 있다.

이러한 실시형태에서, 나노와이어들은 2개의 성장 시간 기간들에서 성장될 수 있다. 따라서, 제 1 성장 시간 기간에, 탄성 엘리먼트는 포일에 대해 놓일 수도 있다. 이에 의해 탄성 엘리먼트는 포일이 기판 상에 유지될 수 있도록 한다. 후속하여, 탄성 엘리먼트는 그리퍼로 포일로부터 리프트 오프될 수도 있다. 제 2 성장 프로세스에서, 나노와이어들은 탄성 엘리먼트 없이 성장될 수도 있다. 이는 포일이 이미 나노와이어들에 의해 기판 상에 유지되기 때문에 가능하다. 탄성 엘리먼트 없이, 전해질은 그 자체를 더 양호하게 분포시킬 수 있어서, 나노와이어들의 보다 균일한 성장이 달성될 수 있다.

추가 바람직한 실시형태에서, 장치는 또한 탄성 엘리먼트가 그리퍼로 포일로부터 제거되었을 때 탄성 엘리먼트로부터 전해질을 압착하기 위한 (특히 전기적으로 구동되는) 맹글(mangle)을 포함한다.

맹글은 2개의 롤러들을 가질 수도 있고, 이들 사이에서 탄성 엘리먼트들이 관통 이동된다. 이 경우, 롤러들에 의해 탄성 엘리먼트 상에 압력이 가해질 수 있어서, 탄성 엘리먼트는 탄성 엘리먼트에 존재하는 전해질을 방출한다. 이러한 방식으로, 전해질의 상당한 부분이 탄성 엘리먼트로부터 제거되고 재사용될 수 있다.

장치의 추가 바람직한 실시형태에서, 이동식 레스트는 탄성 엘리먼트가 그리퍼로 이동식 레스트 상에 배치될 수 있는 방식으로 챔버에 배열될 수 있다.

탄성 엘리먼트는 그리퍼로 그립핑되고 기판의 표면으로부터 리프트 오프될 수도 있다. 후속하여, 이동식 레스트가 기판의 표면과 탄성 엘리먼트 사이에서 푸시될 수도 있다. 탄성 엘리먼트는 이동식 레스트 상에 배치되고 그리퍼에 의해 해제될 수도 있다. 후속하여, 탄성 엘리먼트는 이동식 레스트로 멀리 이송될 수도 있다. 후속하여, 탄성 엘리먼트는 이동식 레스트로부터 제거될 수도 있다. 이는 예를 들어, 분리 지점으로부터 탄성 엘리먼트가 이동식 엘리먼트의 이동을 더 이상 따를 수 없는 방식으로 이동되는 이동식 레스트에 의해, 자동화된 방식으로 발생할 수도 있다. 분리 지점은 예를 들어, 이동식 레스트가 탄성 엘리먼트를 위한 어떠한 공간도 제공하지 않는 레스트 리셉터클 내로 가이드되는 결과로서 획득될 수도 있다. 이 경우 탄성 엘리먼트는 레스트 리셉터클의 에지에 매달린 채로 있다. 탄성 엘리먼트는 구획에 성막될 수도 있고, 이로부터 탄성 엘리먼트는 수동으로 제거될 수 있다.

이동식 레스트는 자동화된 방식으로, 예를 들어 모터에 의해 이동될 수도 있다. 이동식 레스트는 바람직하게는 가요성 재료로, 예를 들어 플라스틱으로 형성된다. 이에 따라, 이동식 레스트는, 필요하지 않을 때, 공간-절약 방식으로 적재될 수 있다. 예를 들어, 이동식 레스트는 편향 롤러를 통해 가이드될 수도 있어서, 필요하지 않을 때, 이동식 레스트는 기판의 표면에 대해 90° 만큼 회전된 포지션에 적재될 수 있다.

추가 바람직한 실시형태에서, 장치는 또한 이동식 레스트를 세정하기 위한 세정 디바이스를 포함한다.

세정 디바이스는 바람직하게는 이동식 레스트 상으로 세정 유체를 분사하도록 설계된다. 이는 예를 들어 탄성 엘리먼트가 이동식 레스트로 멀리 이송되었거나 이로부터 제거된 후에 발생할 수도 있다. 세정 디바이스는 바람직하게는 탄성 엘리먼트가 이동식 레스트로부터 제거되었으면 이동식 레스트가 세정 디바이스를 지나 가이드되는 방식으로 배열된다.

추가 바람직한 실시형태에서, 장치는 또한 나노와이어들의 성장을 위한 전압을 인가하기 위해 전극 및 기판에 연결되는 전압 소스를 포함한다.

전압 소스는 갈바닉 성장에 필요한 전류를 제공하는 역할을 한다. 이를 위해, 전압 소스는 기판, 특히 기판의 위에 성장될 표면에 연결된다. 전압 소스는 바람직하게는 특히 0.1 내지 10 ms 범위의 펄스 주파수로, 펄싱된 전압을 생성하도록 설계된다. 펄싱된 전압으로, 나노와이어들의 품질이 개선될 수 있음이 테스트들에 의해 나타났다.

추가 바람직한 실시형태에서, 배열체는 또한 기판의 표면에 연결되는 레퍼런스 전극을 포함한다.

레퍼런스 전극으로, 나노와이어들의 성장이 모니터링될 수 있다. 이를 위해, 전극과 레퍼런스 전극 사이의 전압이 레퍼런스 전극으로 측정될 수 있다. 배열체는 하나 이상의 레퍼런스 전극들을 포함할 수도 있다.

전극은 바람직하게는 제 1 케이블을 통해 전압 소스에 연결된다. 기판의 성장될 표면은 바람직하게는 제 2 케이블을 통해 전압 소스에 연결된다. 레퍼런스 전극은 바람직하게는 제 3 케이블을 통해 전압계에 연결된다. 기판의 표면은 바람직하게는 특히 제 2 케이블과는 독립적으로, 제 4 케이블에 의해 전압계에 연결된다. 제 2 케이블 및 제 4 케이블은 바람직하게는 각각의 경우에 기판의 표면에 직접 연결된다. 이를 위해, 기판의 표면은 개개의 접촉 패드를 가질 수도 있으며, 이를 통해 제 2 케이블 및 제 4 케이블이 예를 들어, 개개의 전도성 테이프를 통해 기판의 표면에 연결된다. 따라서, 레퍼런스 전극은 제 2 케이블의 분기에 의해 연결되는 레퍼런스 전극에 의해 기판의 표면에 단순히 연결되지 않는다. 이에 비해, 기판의 표면에 대한 레퍼런스 전극의 직접적인 부착은 더 정확한 결과들을 생성한다는 것을 알아내었다.

기판 및 레퍼런스 전극은 나노와이어들이 기판 상으로 성장되고 있을 때 기판 홀더에 의해 바람직하게 공동으로 유지된다.

제 1 케이블, 제 2 케이블, 제 3 케이블 및 제 4 케이블은, 각각의 경우, 예를 들어 플러그-인 커넥션들을 통해 서로 연결되는 다수의 부분들로 분할될 수도 있다. 제 2 케이블, 제 3 케이블 및/또는 제 4 케이블은 각각의 경우에 대응하는 케이블의 2개의 인접한 부분들 사이의 개개의 트랜지션이 서랍으로서 형성된 기판 홀더의 에지에 배열되는 방식으로 부분들로 분할될 수도 있다. 서랍은 이들 3개의 케이블 각각에 대해 대응하는 커넥터를 가질 수도 있다. 따라서, 기판의 표면과 레퍼런스 전극 사이의 전기적 접촉은 형성되는 3개의 플러그-인 커넥션들에 의해 서랍이 리셉터클 내로 푸시될 때 이루어질 수도 있다. 전압계 및 전압 소스는 바람직하게는 하우징 내부 및 챔버 외부에 배열된다.

발명의 추가 양태에서, 설명은 챔버, 제어 유닛 및 전해질을 위한 저장 탱크가 있는 하우징 및 기판 홀더를 갖는 장치에 의해 기판 상으로 복수의 나노와이어들을 갈바닉 성장시키기 위한 방법이 주어지며, 방법은,

a) 기판을 기판 홀더 내로 배치하는 단계,

b) 기판 홀더를 챔버 내로 삽입하는 단계,

c) 기판 상으로 전해질로부터 나노와이어들을 갈바닉 성장시키는 단계를 포함한다.

장치의 특정한 이점들 및 특징들은 방법에 적용되고 트랜스퍼될 수 있으며, 그 역 또한 마찬가지이다. 장치는 바람직하게는 방법에 따라 동작되기 위해 설계된다. 방법은 바람직하게는 설명된 장치로 수행된다.

단계 c) 에서, 기판이 가열되는 것이 바람직하다. 단계 c) 에서, 기판의 온도는 바람직하게는 15℃ 내지 100℃ 사이에 놓인다.

방법의 추가 바람직한 실시형태에서, 단계 a) 전에, 기판 상으로 탄성 엘리먼트가 배치되고, 단계 c) 는 제 1 성장 시간 기간 동안 수행되며, 방법은 또한,

d) 그리퍼로 탄성 엘리먼트를 제거하는 단계, 및

e) 제 2 성장 시간 기간 동안, 전해질로부터의 복수의 나노와이어들의 갈바닉 성장을 계속하는 단계를 포함한다.

본 발명은 도면들에 기초하여 하기에서 더 상세히 설명된다. 도면들은 특히 바람직한 예시적인 실시형태들을 나타내지만, 이에 본 발명이 한정되지 않는다. 도면들 및 이에 나타낸 상대적 사이즈들은 단지 개략적일 뿐이다. 도면들에서,
도 1 은 기판 상에 복수의 나노와이어들을 갈바닉 성장시키기 위한 본 발명에 따른 장치를 나타낸다.
도 2 는 도 1 로부터의 장치의 일부에 대한 개략적 표현을 나타낸다.
도 3 은 도 1 및 도 2 로부터의 장치에 대한 레퍼런스 전극의 커넥션을 나타낸다.
도 4a 및 도 4b 는 2개의 상이한 상태들에서 도 1 및 도 2 로부터의 배열체의 추가 엘리먼트들을 나타낸다.

도 1 은 기판 (3) 의 표면 (27) 상으로 복수의 나노와이어들 (2)(도 2 에 나타냄) 를 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1) 를 나타낸다. 장치 (1) 는 챔버 (18) 에 형성된, 서랍으로서 형성되는 기판 홀더 (4), 및 기판 홀더 (4) 를 위한 리셉터클 (5) 을 포함한다. 리셉터클 (5) 은 기판 홀더 (4) 가 리셉터클 (5) 내로 가압될 수 있고 리셉터클 (5) 로부터 밖으로 당겨질 수 있는 가이드 레일들 (25) 을 갖는다. 어레스팅 메커니즘 (26) 으로, 기판 홀더 (4) 는 리셉터클 (5) 에 어레스팅될 수 있다.

도 1 에 나타낸 상황에서, 기판 홀더 (4) 는 리셉터클 (5) 에 의해 수용되었다. 장치 (1) 는 나타낸 바와 같이, 기판 (3) 을 갖는 기판 홀더 (4) 가 리셉터클 (5) 에 수용될 때 기판 (3) 상에 복수의 나노와이어들 (2) 을 성장시키도록 설계된다. 기판 홀더 (4) 는 나노와이어들 (2) 의 성장에 영향을 미치도록 설계된 전자장치 (6) 를 갖는다. 기판 홀더 (4) 는 인터페이스 (7) 를 가지며, 이는 나타낸 바와 같이, 플러그-인 커넥션으로서 형성되고, 이를 통해 기판 홀더 (4) 가 리셉터클 (5) 에 수용되었을 때 전자장치 (6) 가 장치 (1) 의 제어 유닛 (8) 에 연결되는 인터페이스 (7) 를 갖는다. 제어 유닛 (8) 은 또한 디스플레이 및 동작 수단 (23) 으로서 터치스크린에 연결된다. 제어 유닛 (8) 은 특히 전해질의 흐름 및/또는 압력을 결정하도록 설계된다.

장치 (1) 로, 기판 (3) 상에 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 다음의 방법이 수행될 수 있다:

a) 기판 (3) 을 기판 홀더 (4) 내로 배치하는 단계,

b) 기판 홀더 (4) 를 챔버 (18) 내로 삽입하는 단계,

c) 기판 (3) 상에 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키는 단계.

기판 (3) 상에 통과-기공들 (29)(도 2 에서 볼 수 있음) 을 갖는 포일 (28)(도 1 에는 상세히 볼 수 없음) 이 놓여 있다. 포일 (28) 상에는 탄성 엘리먼트 (19) 로서 스펀지가 놓이며, 이를 통해 전해질이 포일 (28) 상으로 방출될 수 있다. 탄성 엘리먼트 (19) 상에는 전극 (12) 이 놓인다. 전극 (12) 과 기판 (3) 의 표면 (27) 사이에 전압을 인가함으로써, 나노와이어들 (2) 이 성장될 수 있다. 전극 (12) 은 램 (20) 을 통해 유지되고, 이를 사용하여, 드라이브 (21) 를 통해 이동될 수 있다.

기판 홀더 (4) 의 전자장치 (6) 는 단계 c) 에 따라 나노와이어들 (2) 의 성장에 영향을 미친다. 기판 홀더 (4) 의 전자장치 (6) 는 디지털 통신을 위해 제어 유닛 (8) 에 연결되는 디지털화 유닛 (9) 을 포함한다. 또한, 기판 홀더 (4) 의 전자장치 (6) 는 나타낸 실시형태들에서 2개의 센서들에 의해 형성되는 센서리(sensory)(10) 를 포함한다. 또한, 기판 홀더 (4) 의 전자장치 (6) 는 메모리 (24) 를 포함한다. 여기에서는 예를 들어, 나노와이어들 (2) 의 성장 동안 고려되는 성장 파라미터들이 저장될 수도 있다. 또한, 기판 홀더 (4) 의 전자장치 (6) 는 나노와이어들 (2) 의 성장을 위한 전압 또는 전류를 제어하도록 설계된다. 전자장치 (6) 는 또한 히터 (14) 에 부착되고, 여기서 기판 (3) 이 가열될 수 있다.

장치 (1) 는 하우징 (3) 을 가지며, 그 내부에 챔버 (18) 가 형성된다. 챔버 (18) 의 내부 측 (45) 은 전해질-내성 재료로 형성된다. 기판 홀더 (4) 를 위한 리셉터클 (5) 은 챔버 (18) 에 형성되어, 기판 홀더 (4) 가 챔버 (18) 에 의해 수용될 수 있다. 챔버 (18) 는 개구 (17) 를 가지며, 이를 통해 기판 홀더 (4) 가 챔버 (18) 내로 삽입될 수 있고 챔버 (18) 외부로 이동될 수 있다. 개구 (17) 는 플랩 (16) 을 통해 폐쇄될 수도 있다. 플랩 (16) 은 로킹 메커니즘 (22) 으로 로킹될 수도 있다. 장치 (1) 는 기판 (3) 을 갖는 기판 홀더 (4) 가 챔버 (18) 내로 삽입되었을 때 기판 (3) 상으로 전해질로부터 복수의 나노와이어들 (2) 을 성장시키도록 설계된다.

또한 개개의 전해질을 위한 3개의 저장 탱크들 (35) 이 하우징 (34) 에 배열된다. 저장 탱크들 (35) 중 하나는 커넥션 (36) 및 펌프 (41) 를 통해 전해질 라인 (37) 에 부착된다. 전해질 라인 (37) 을 통해, 전해질은 기판 홀더 (4) 내로 도입되고 나노와이어들 (2) 의 성장을 위해 사용될 수 있다. 펌프 (41) 는 전해질을 저장 탱크 (25) 로부터 챔버 (18) 내로 펌핑하도록 설계된다. 펌프 (41) 는 지지체 (42) 상의 댐퍼 (43) 를 통해 감쇠된 방식으로 유지되고, 이는 하우징 (34) 에서의 추가 댐퍼 (43) 를 통해 감쇠된 방식으로 유지된다. 커넥션 (36) 은 저장 탱크 (35) 가 제어 유닛 (8) 을 통해 의해 식별될 수 있고 저장 탱크 (35) 에 할당된 적어도 하나의 파라미터가 결정될 수 있는, 센서 (더 이상 구체적으로 나타내지 않음) 를 갖는다. 또한, 하우징 (24) 에는 전해질을 위한 필터 (44) 및 전해질 프로세서 (46) 가 배열된다. 나타낸 실시형태에서, 필터 (44) 및 전해질 프로세서 (46) 는 전해질 라인 (37) 에 통합된다. 전극 프로세서 (46) 의 상세들은 전반적인 명확성을 위해 나타내지 않는다. 따라서, 전해질 프로세서 (46) 는 예를 들어 라인을 통해 탱크에 연결될 수도 있으며, 이를 통해 전해질을 프로세싱하는데 사용될 수 있는 물질들이 전해질 프로세서 (46) 에 피드된다.

도 2 는 도 1 로부터의 장치 (1) 의 일부를 개략적인 표현으로 나타낸다. 나노와이어들 (2) 이 성장될 기판 (3) 의 표면 (27) 을 갖는 기판 (3) 이 나타나 있다. 나노와이어들 (2) 이 전해질로부터 성장될 수 있는 복수의 통과 기공들 (29) 을 갖는 포일 (28) 이 기판 (3) 의 표면 (27) 상에 배치되었다. 기판 (3) 의 표면 (27) 은 클리어런스들 (32) 을 갖는 구조화 층 (31) 을 갖는다. 나노와이어들 (2) 은 클리어런스들 (32) 에서만 성장될 수 있다. 따라서, 나노와이어들 (2) 의 성장은 국부적으로 선택적으로 발생할 수 있다. 또한, 전해질에 투과성인 탄성 엘리먼트 (19) 는 포일 (28) 상으로 배치되었다. 전해질은 탄성 엘리먼트 (19) 를 통해 포일 (28) 과 접촉하게 될 수 있다. 또한, 도 2 에는 전압 소스 (30)(전반적인 명확성을 위해 도 1 에 나타내지 않음) 가 나타나 있으며, 이는 나노와이어들 (2) 의 성장을 위한 전압을 인가하기 위해 기판 (3) 의 표면 (27) 및 전극 (12) 에 연결된다. 전압 소스 (30) 는 또한 제어 유닛 (8) 에 연결된다. 전극 (12) 은 램 (20) 으로 탄성 엘리먼트 (19) 에 대해 가압될 수도 있다.

도 3 은 도 1 및 도 2 로부터의 장치 (1) 의 추가 엘리먼트들을 나타낸다. 전반적인 명확성을 위해, 도 1 및 도 2 로부터의 엘리먼트들 모두가 도 3 에 나타나 있지는 않으며, 그 역 또한 마찬가지이다. 따라서, 전압 소스 (30), 전극 (12) 및 표면 (27) 을 갖는 기판 (3) 과 함께, 도 3 에는 또한 레퍼런스 전극 (11) 이 나타나 있다. 레퍼런스 전극 (11) 은 전압계 (33) 를 통해 기판 (3) 의 표면 (27) 에 연결된다. 전압 소스 (30) 및 레퍼런스 전극 (11) 은 서로 독립적으로 기판 (3) 의 표면 (27) 에 부착된다.

도 4a 및 도 4b 는 도 1 및 도 2 로부터의 장치의 추가 엘리먼트들을 나타낸다. 전반적인 명확성을 위해, 도 1 및 도 2 로부터의 엘리먼트들 모두가 도 4a 및 도 4b 에 나타나 있지는 않으며, 그 역 또한 마찬가지이다. 특히, 도 4a 및 도 4b 로부터, 장치 (1) 는 포일 (28) 로부터 탄성 엘리먼트 (19) 를 제거하기 위한 그리퍼 (28) 를 갖는다는 것을 알 수 있다. 도 4a 에는 포일 (28) 상의 탄성 엘리먼트 (19) 가 기판 (3) 의 표면 (27) 상에 안착하는 상태가 나타나 있다. 탄성 엘리먼트 (19) 는 그리퍼 (38) 로 그립핑되고 기판 (3) 의 표면 (27) 으로부터 리프트 오프될 수도 있다. 이는 도 4b 에 나타나 있다. 장치 (1) 는 그리퍼 (38) 를 자동으로 작동시키기 위한 드라이브 (39) 를 포함한다. 또한, 장치 (1) 는 탄성 엘리먼트 (19) 를 위한 이동식 레스트 (15) 를 포함한다. 도 4a 에서, 이동식 레스트 (15) 가 나타낸 상태에서는 필요하지 않기 때문에, 이동식 레스트 (15) 는 기판 (3) 의 표면 (27) 에 대해 90°만큼 회전된 포지션에 적재된다. 도 4b 에서, 이동식 레스트 (15) 가 기판 (3) 의 표면 (27) 과 탄성 엘리먼트 (19) 사이에서 푸시되었을 수도 있다. 이러한 방식으로, 탄성 엘리먼트 (19) 는 이동식 레스트 (15) 상으로 배치될 수 있다. 후속하여, 탄성 엘리먼트 (19) 는 이동식 레스트 (15) 가 도 4a 에 나타낸 상태로 다시 이동됨으로써 이동식 레스트 (15) 와 멀리 이송될 수도 있다. 따라서, 탄성 엘리먼트 (19) 는 예를 들어 이동식 레스트 (15) 의 하향 이동을 따르지 않는 탄성 엘리먼트 (19) 에 의해 이동식 레스트 (15) 로부터 멀어질 수 있다. 탄성 엘리먼트 (19) 가 이동식 레스트 (15) 로부터 멀어지자마자, 이동식 레스트 (15) 는 세정 디바이스 (40) 로 세정될 수 있다. 이를 위해, 이동식 레스트 (15) 는 세정 디바이스 (40) 에 의해 세정 유체로 분사될 수 있다. 장치 (1) 는 또한 탄성 엘리먼트 (19) 가 그리퍼 (38) 로 포일 (28) 로부터 제거되었을 때 탄성 엘리먼트 (19) 로부터 전해질을 압착하기 위한 전기 구동식 맹글 (13) 을 갖는다. 맹글 (13) 은 2개의 롤러들을 가지며, 이들 사이에 탄성 엘리먼트 (19) 가 힘의 영향 하에서 관통 이동될 수 있다.

그리퍼 (38) 로, 도 1 에 대해 설명된 방법은 단계 a) 전에, 탄성 엘리먼트 (19) 가 기판 (3) 상으로 배치되고, 단계 c) 가 제 1 성장 시간 기간 동안 수행되며, 방법이 또한, 다음을 포함하는 정도로 수행될 수 있다:

d) 그리퍼 (38) 로 탄성 엘리먼트 (19) 를 제거하는 단계, 및

e) 제 2 성장 시간 기간 동안, 상기 전해질로부터의 상기 복수의 나노와이어들의 갈바닉 성장을 계속하는 단계.

1 장치
2 나노와이어들
3 기판
4 기재 홀더
5 리셉터클
6 전자장치
7 인터페이스
8 제어 유닛
9 디지털화 유닛
10 센서리
11 레퍼런스 전극
12 전극
13 맹글
14 히터
15 이동식 레스트
16 플랩
17 개구
18 챔버
19 탄성 엘리먼트
20 램
21 드라이브
22 로킹 메카니즘
23 디스플레이 및 동작 수단
24 메모리
25 가이드 레일
26 어레스팅 메커니즘
27 표면
28 포일
29 기공
30 전압 소스
31 구조화 층
32 클리어런스
33 전압계
34 하우징
35 저장 탱크
36 커넥션
37 신호 라인
38 그리퍼
39 드라이브
40 세정 디바이스
41 펌프
42 지지체
43 댐퍼
44 필터
45 내부 측
46 전해질 프로세서

Claims (10)

1. 기판 (3) 상에 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1) 로서,
   챔버 (18), 제어 유닛 (8) 및 전해질을 위한 저장 탱크 (35) 가 배열되는 하우징 (34) 및 기판 홀더 (4) 를 포함하고,
   상기 장치 (1) 는 상기 기판 (3) 을 갖는 상기 기판 홀더 (4) 가 상기 챔버 (18) 내로 삽입되었을 때 상기 기판 (3) 상으로 상기 전해질로부터 복수의 나노와이어들 (2) 을 성장시키도록 설계되는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1).
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 챔버 (18) 의 내부 측 (45) 은 전해질-내성 재료로 형성되는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1).
3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 제어 유닛 (8) 은 상기 저장 탱크 (35) 에 할당된 적어도 하나의 파라미터를 결정하도록 설계되는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1).
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제어 유닛 (8) 은 상기 전해질의 흐름 및/또는 압력을 결정하도록 설계되는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1).
5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 저장 탱크 (35) 로부터 상기 챔버 (18) 내로 상기 전해질을 펌핑하기 위한 펌프 (41) 를 또한 가지며, 상기 펌프 (41) 는 상기 하우징 (34) 에서 감쇠된 방식으로 유지되는, 지지체 (42) 상에 감쇠된 방식으로 유지되는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1).
6. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 전해질을 위한 필터 (44) 가 또한 상기 하우징 (34) 에 배열되는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1).
7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 기판 (3) 상에 안착하는 탄성 엘리먼트 (19) 를 제거하기 위한 그리퍼 (38) 가 상기 챔버 (18) 에 배열되는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1).
8. 제 7 항에 있어서,
   상기 탄성 엘리먼트 (19) 가 상기 그리퍼 (38) 로 이동식 레스트 (15) 상에 배치될 수 있는 방식으로 상기 챔버 (18) 에 상기 이동식 레스트 (15) 가 배열될 수 있는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 장치 (1).
9. 챔버 (18), 제어 유닛 (8) 및 전해질을 위한 저장 탱크 (35) 를 갖는 하우징 (34) 및 기판 홀더 (4) 를 가지는 장치 (1) 에 의해 기판 (3) 상으로 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 방법으로서, 상기 방법은,
   a) 상기 기판 홀더 (4) 내로 상기 기판 (3) 을 배치하는 단계,
   b) 상기 챔버 (18) 내로 상기 기판 홀더 (4) 를 삽입하는 단계,
   c) 상기 기판 (3) 상으로 상기 전해질로부터 상기 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키는 단계
   를 포함하는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 방법.
10. 제 9 항에 있어서,
    단계 a) 전에, 상기 기판 (3) 상으로 탄성 엘리먼트 (19) 가 배치되고, 단계 c) 는 제 1 성장 시간 기간 동안 수행되며, 상기 방법은 또한,
    d) 그리퍼 (38) 로 상기 탄성 엘리먼트 (19) 를 제거하는 단계, 및
    e) 제 2 성장 시간 기간 동안, 상기 전해질로부터의 상기 복수의 나노와이어들 (2) 의 갈바닉 성장을 계속하는 단계를 포함하는, 복수의 나노와이어들 (2) 을 갈바닉 성장시키기 위한 방법.