KR100785402B1 - Reaction chamber and method for loading substrate with it - Google Patents

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KR100785402B1
KR100785402B1 KR1020060052666A KR20060052666A KR100785402B1 KR 100785402 B1 KR100785402 B1 KR 100785402B1 KR 1020060052666 A KR1020060052666 A KR 1020060052666A KR 20060052666 A KR20060052666 A KR 20060052666A KR 100785402 B1 KR100785402 B1 KR 100785402B1
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reaction chamber
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carbon nanotubes
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황호수
심재원
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세메스 주식회사
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Abstract

A reaction chamber, and a method for loading a substrate into the reaction chamber are provided to achieve a mass production of a nano tube and to prevent load/unload errors of a substrate caused by a thermal deformation of an arm. A reaction chamber(100) is provided to produce a carbon nano tube. A reaction tube(120) includes a front plane, a back plane and a side plane(126), and provides a space for performing a nano tube production process on a composition substrate. The reaction chamber includes a heater for heating the reaction tube. The side plane is parallel to a longitudinal direction(44) of the reaction tube. An entrance(126a) is installed at the side plane, and composition substrate is supplied through the entrance in a vertical direction(42) to the longitudinal direction.

Description

반응 챔버 및 상기 반응 챔버에 기판을 로딩하는 방법{REACTION CHAMBER AND METHOD FOR LOADING SUBSTRATE WITH IT}A reaction chamber and a method for loading a substrate into the reaction chamber {REACTION CHAMBER AND METHOD FOR LOADING SUBSTRATE WITH IT}

도 1은 본 발명에 따른 반응 챔버가 구비된 탄소 나노 튜브를 생산 시스템의 구성도이다.1 is a configuration diagram of a carbon nanotube production system equipped with a reaction chamber according to the present invention.

도 2는 도 1에 도시된 반응 챔버의 내부 구성도이다.FIG. 2 is an internal configuration diagram of the reaction chamber shown in FIG. 1.

도 3은 도 1에 표시된 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다.3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1.

도 4는 본 발명에 따른 반응 챔버와 종래 기술에 따른 반응 챔버를 비교 설명하기 위한 도면이다.4 is a view for comparing the reaction chamber according to the present invention and the reaction chamber according to the prior art.

도 5는 도 1의 촉매도포부의 구성도이다.FIG. 5 is a diagram illustrating the catalyst coating of FIG. 1.

도 6은 도 4에 표시된 A-A′선을 따라 절단된 평면도이다. FIG. 6 is a plan view taken along the line AA ′ of FIG. 4.

도 7a 내지 도 7c는 촉매 도포부에서의 촉매 도포 과정을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다. 7A to 7C are diagrams for describing a catalyst application process step by step in the catalyst coating unit.

도 8는 도 1의 기판 보관부와 제 1이송장치를 보여주는 평면도이다. 8 is a plan view illustrating the substrate storage part and the first transfer device of FIG. 1.

도 9은 기판 보관부의 측면도이다. 9 is a side view of the substrate storage portion.

도 10은 기판 보관부의 카세트를 보여주는 사시도이다. 10 is a perspective view showing a cassette of the substrate storage portion.

도 11은 제 1이송장치의 사시도이다. 11 is a perspective view of the first transfer device.

도 12는 도 1의 회수부의 사시도이다. 12 is a perspective view of a recovery part of FIG. 1.

도 13은 도 12의 회수부의 평면도이다. FIG. 13 is a plan view of the recovery part of FIG. 12.

도 14는 회수부에서의 탄소 나노 튜브 회수 과정을 설명하기 위한 도면이다.14 is a view for explaining a carbon nanotube recovery process in the recovery unit.

도 15는 탄소 나노 튜브 생성을 위한 시스템에서의 공정 순서도이다. 15 is a process flow diagram in a system for carbon nanotube production.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명* * Explanation of symbols for the main parts of the drawings *

100 : 반응 챔버100: reaction chamber

200 : 스테이션부200: station

300 : 제 1이송장치300: first transfer device

400 : 기판 보관부400: substrate storage

500 : 촉매 도포부500: catalyst coating unit

600 : 회수부600: recovery unit

700 : 제 2이송장치700: second transfer device

본 발명은 탄소 나노 튜브를 생성에 사용되는 반응 챔버 및 상기 반응 챔버에 기판을 로딩하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a reaction chamber used to produce carbon nanotubes and a method of loading a substrate into the reaction chamber.

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 성질의 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 적용가능하다.Carbon nanotubes are a material that can exhibit metallic conductivity or semiconducting conductivity depending on their structure, and thus can be widely applied in various technical fields. For example, carbon nanotubes are applicable 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 대부분 수작업에 의존한 소량 생산으로 이루어진다. 특히, 합성기판에 촉매를 도포하는 작업이나, 합성기판을 반응로에 로딩/언로딩하는 작업, 탄소 나노 튜브가 합성된 합성기판을 반응관에서 언로딩하여 합성기판으로부터 탄소 나노 튜브를 회수하는 과정 등이 작업자에 의해 진행되기 때문에 연속공정 및 대량 생산이 어렵다.Most of these carbon nanotubes consist of small quantities of hand-dependent production. Particularly, a process of applying a catalyst to a synthetic substrate, loading / unloading a synthetic substrate into a reactor, and recovering carbon nanotubes from the synthetic substrate by unloading a synthetic substrate on which carbon nanotubes are synthesized in a reaction tube It is difficult to carry out continuous process and mass production because the back is made by worker.

일반적인 탄소 나노 튜브의 생성은 반응로 내부에서 이루어진다. 반응로는 대체로 긴원통형상으로 제작된다. 반응로는 전면, 후면, 그리고 반응로의 길이방향으로 형성되는 측면을 가진다. 보통, 전면에는 반응로 내부로 공정가스를 공급하기 위한 가스 유입라인이 설치되고, 후면에는 합성기판의 출입이 이루어지는 출입구가 제공된다. 합성기판을 상기 반응로에 로딩/언로딩하는 작업은, 소정의 기판 이송 장치에 의해 이루어진다. 기판 이송 장치는 합성기판의 저면을 지지하는 블레이드 및 전단에 상기 블레이드가 결합되는 아암을 갖는다. 기판 이송 장치는 공정시 블레이드의 상부면에 합성기판을 안착시켜 합성기판의 이송을 수행한다. The production of common carbon nanotubes takes place inside the reactor. The reactor is generally manufactured in the form of a long cylinder. The reactor has a front side, a back side and sides formed in the longitudinal direction of the reactor. Usually, a gas inlet line for supplying a process gas into the reactor is installed at the front side, and an entrance through which the composite substrate enters and exits is provided at the rear side. The operation of loading / unloading the synthetic substrate into the reactor is performed by a predetermined substrate transfer device. The substrate transfer device has a blade that supports the bottom of the composite substrate and an arm to which the blade is coupled to the front end. In the substrate transfer apparatus, the composite substrate is placed on the upper surface of the blade to transfer the composite substrate.

상술한 구조를 가지는 반응로가 대형화되면, 합성기판을 로딩 및 언로딩하기 위한 거리가 길어진다. 즉, 탄소나노튜브의 생산은 반응로 내부 중앙영역에서 이루 어지므로, 반응로가 대형화되면 후면에 제공된 출입구를 통해 상기 중앙영역으로/으로부터 합성기판을 로딩 및 언로딩하기 위해서는 아암의 길이가 길어진다. 그러나, 공정시 반응로는 매우 고온이므로 아암이 상기 반응로에서 발생되는 열에 의해 변형 및 손상될 수 있다. 특히, 반응로의 길이가 길어 긴 길이의 아암이 사용되는 경우에는, 열에 의해 아암의 길이가 신장되어 공정시 합성기판이 블레이드 상의 기설정된 위치에서 벗어날 수 있다.When the reactor having the above-mentioned structure is enlarged, the distance for loading and unloading the synthetic substrate becomes long. That is, since the production of carbon nanotubes is carried out in the central region inside the reactor, when the reactor becomes large, the length of the arm becomes longer to load and unload the composite substrate to / from the central region through the entrance provided at the rear side. . However, the reactor in the process is very high temperature, the arm can be deformed and damaged by the heat generated in the reactor. In particular, when a long arm is used because the length of the reactor is long, the length of the arm is elongated by the heat so that the synthetic substrate may deviate from the predetermined position on the blade during the process.

또한, 상술한 구조를 가지는 반응로는 대형화가 이루어질수록 아암의 길이가 비례하게 되어 설비의 풋프린트가 크게 증가하고, 상기 중앙영역으로 기판이송장치가 합성기판을 로딩 및 언로딩하는 경로가 길어지므로, 기판의 로딩 및 언로딩 시간이 증가되어 공정 시간이 증가된다.In addition, as the reactor having the above-described structure increases in size, the length of the arm becomes proportional to increase the footprint of the equipment, and the path of loading and unloading the composite substrate by the substrate transfer device to the central region becomes longer. In addition, the loading and unloading time of the substrate is increased, thereby increasing the processing time.

본 발명은 탄소 나노 튜브의 대량 생산을 위한 반응 챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention aims to provide a reaction chamber for mass production of carbon nanotubes.

본 발명은 합성기판을 로딩 및 언로딩하는 기판이송장치의 아암이 반응로로부터 발생되는 열에 의해 변형되는 것을 방지한다.The present invention prevents the arm of the substrate transfer device which loads and unloads the composite substrate from being deformed by heat generated from the reactor.

본 발명은 설비의 풋 프린트를 감소시킬 수 있는 반응 챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.It is an object of the present invention to provide a reaction chamber capable of reducing the footprint of a plant.

본 발명은 공정 시간을 단축할 수 있는 반응 챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a reaction chamber that can shorten the process time.

본 발명은 대형화가 용이한 반응 챔버를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a reaction chamber that is easy to be enlarged.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 반응 챔버는 전면, 후면, 그리고 측면을 구비하는, 그리고 내부에 상기 합성기판상에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 수행되는 공간을 제공하는 반응로 및 상기 반응로를 가열하는 가열부를 포함하되, 상기 측면은 상기 반응로의 길이방향과 평행한 면이고, 합성기판의 출입이 이루어지는 출입구는 상기 측면에 제공되고, 상기 합성기판의 출입은 상기 길이방향과 수직하는 방향으로 이루어진다.The reaction chamber according to the present invention for achieving the above object has a front side, a back side, and a side, and a reactor for providing a space in which the process of producing carbon nanotubes on the synthetic substrate therein and the reactor It includes a heating unit for heating, wherein the side is a surface parallel to the longitudinal direction of the reactor, the entrance and exit of the composite substrate is provided on the side, the entry and exit of the composite substrate is a direction perpendicular to the longitudinal direction Is done.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 가열부는 상기 반응로의 상부에 위치되는 상부 가열기 및 상기 반응로의 하부에 위치되는 하부 가열기를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the heating unit includes an upper heater positioned above the reactor and a lower heater positioned below the reactor.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 반응로는 직육면체 형상으로 제작된다.According to an embodiment of the present invention, the reactor is manufactured in a rectangular parallelepiped shape.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 로딩 방법은 내부에 합성기판상에 탄소나노튜브의 생성 공정이 수행되는 공간을 제공하는 반응 챔버의 길이가 긴 측면에 제공되는 출입구를 통해 기판의 로딩이 이루어진다.Substrate loading method according to the present invention for achieving the above object is the loading of the substrate through the entrance provided on the long side of the reaction chamber that provides a space for the carbon nanotube generation process is performed on the composite substrate therein Is done.

본 발명의 실시예에 따르면, 기판의 출입은 상기 측면과 수직되는 방향으로 이루어진다.According to an embodiment of the present invention, entry and exit of the substrate is made in a direction perpendicular to the side surface.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예에 따른 탄소 나노 튜브 생성에 사용되는 반응 챔버 및 상기 반응 챔버로 기판을 로딩하는 방법, 그리고 상기 반응 챔버가 구비된 탄소 나노 튜브 생산 시스템을 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되는 것은 아니다. 본 실시예는 당 업계에서 평균적인 지식 을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해서 제공된 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상은 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings in detail the reaction chamber used for producing carbon nanotubes according to an embodiment of the present invention, a method for loading a substrate into the reaction chamber, and a carbon nanotube production system equipped with the reaction chamber in detail Explain. Embodiment of the present invention may be modified in various forms, the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. This example is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shape of elements in the figures is exaggerated to emphasize clear explanation.

(실시예)(Example)

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 14를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 자동화 및 대량 생산이 가능한 탄소 나노 튜브 생산 시스템(1)을 제공한다. 도 1은 본 발명에 따른 반응 챔버가 구비된 탄소 나노 튜브 생산 시스템의 일 예를 개략적으로 보여주는 구성도이다. 또한, 도 2는 도 1에 도시된 반응 챔버의 내부 구성도이고, 도 3은 도 1의 A-A'선을 따라 절단한 단면도이다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 14. The present invention provides a carbon nanotube production system 1 capable of automated and mass production. 1 is a configuration diagram schematically showing an example of a carbon nanotube production system equipped with a reaction chamber according to the present invention. 2 is an internal configuration diagram of the reaction chamber illustrated in FIG. 1, and FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line AA ′ of FIG. 1.

도 1 내지 도 3을 참조하면, 시스템(1)은 합성기판(10), 반응 챔버(100), 그리고 전후처리실를 갖는다. 1 to 3, the system 1 has a composite substrate 10, a reaction chamber 100, and a post-process chamber.

합성기판(10)은 탄소 나노 튜브(도2 및 도3의 30)의 합성이 이루어지는 기저판(base plate)으로서 사용된다. 탄소 나노 튜브(30)가 합성되는 합성기판(10)으로는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer), ITO(Induim Tin Oxide) 기판, 코팅된 유리(ITO-coated glass), 소다라임 유리, 코닝 유리, 전이금속, 알루미나 등이 사용될 수 있다. 그러나 탄소 나노 튜브(30)를 합성(성장,생성)시키기에 충분한 강성을 가진다면 합성 기판은 상술한 종류의 기판 외에 다양한 종류가 사용될 수 있다.The synthetic substrate 10 is used as a base plate on which carbon nanotubes (30 in FIGS. 2 and 3) are synthesized. The composite substrate 10 on which the carbon nanotubes 30 are synthesized includes a silicon wafer, an induim tin oxide (ITO) substrate, coated glass (ITO-coated glass), soda-lime glass, corning glass, and transition metal. , Alumina and the like can be used. However, if the carbon nanotube 30 has sufficient rigidity for synthesizing (growing, producing), various kinds of synthetic substrates may be used in addition to the above-described substrates.

반응 챔버(100)는 합성 기판(10) 상에 탄소 나노 튜브(30)를 생성하는 공정을 수행하고, 전후처리실은 반응 챔버(100)로/로부터 로딩/언로딩되는 합성기 판(10)에 대한 전처리 공정 및 후처리 공정을 수행한다. 전처리 공정 및 후처리 공정은 기판에 촉매(20)를 도포하는 공정, 또는 합성 기판 상에 생성된 탄소 나노 튜브(30)를 회수하는 공정 등을 포함한다. 전후처리실은 스테이션부(200), 제 1이송장치(300), 기판 보관부(400), 촉매 도포부(500), 회수부(600), 그리고 제 2이송장치(700)를 가진다. The reaction chamber 100 performs a process of producing carbon nanotubes 30 on the composite substrate 10, and the pre- and post-processing chambers are used for the composite substrate 10 loaded / unloaded to / from the reaction chamber 100. Pretreatment and post-treatment processes are carried out. The pretreatment step and the post-treatment step include a step of applying the catalyst 20 to the substrate, a step of recovering the carbon nanotubes 30 generated on the synthetic substrate, and the like. The pre- and post-processing chamber includes a station unit 200, a first transfer device 300, a substrate storage unit 400, a catalyst coating unit 500, a recovery unit 600, and a second transfer device 700.

스테이션부(200)는 반응 챔버(100)로부터 언로딩되는 합성기판(10)이 대기 중에 노출되는 것을 방지한다. 제 1이송장치(300)는 반응 챔버(100)로/로부터 합성기판을 로딩/언로딩한다. 기판 보관부(400)는 반응 챔버(100)로/로부터 로딩되거나 언로딩되는 합성기판을 저장한다. 촉매 도포부(500)는 합성기판(10)이 반응 챔버(100)로 로딩되기 전에 합성기판(10) 상에 촉매(20)를 도포하는 공정을 수행한다. 회수부(600)는 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성 기판(10) 상에 생성된 탄소 나노 튜브(30)를 합성 기판(10)으로부터 회수하는 공정을 수행한다. 제 2이송장치(700)는 기판 보관부(400), 촉매 도포부(500), 그리고 회수부(600) 간에 합성기판(10)을 이송한다. The station unit 200 prevents the composite substrate 10 unloaded from the reaction chamber 100 from being exposed to the atmosphere. The first transfer device 300 loads / unloads the composite substrate into / from the reaction chamber 100. Substrate storage 400 stores a composite substrate that is loaded or unloaded into / from reaction chamber 100. The catalyst applicator 500 performs a process of applying the catalyst 20 on the synthetic substrate 10 before the synthetic substrate 10 is loaded into the reaction chamber 100. The recovery unit 600 performs a process of recovering the carbon nanotubes 30 generated on the synthetic substrate 10 unloaded from the reaction chamber 100 from the synthetic substrate 10. The second transfer device 700 transfers the synthetic substrate 10 between the substrate storage unit 400, the catalyst application unit 500, and the recovery unit 600.

일 예에 의하면, 스테이션부(200)는 반응 챔버(100)의 일측에 반응 챔버(100)와 나란하게 배치된다. 스테이션부(200)는 제 1영역(240)과 제 2영역(260)을 가진다. 제 1영역(240)은 반응 챔버(100)와 인접하게 배치되며, 제 1영역(240)에는 기판 저장부(400)가 위치된다. 제 2영역(260)은 제 1영역(240)을 기준으로 반응 챔버(100)와 반대 방향에 제공되며 제 1이송장치(300)가 위치된다. 반응 챔버(100)와 제 2영역(260)은 제 1방향(42)으로 동일 선상에 위치되도록 배치된다. 제 1영역(240)은 상부 영역(242)와 하부 영역(244)를 가진다. 상부 영역(242)는 반응 챔버(100) 및 제 2영역(260)과 동일 선상에 위치되는 영역이고, 하부 영역(244)는 상부 영역(244)로부터 제 1방향(42)과 수직한 제 2방향(44)으로 연장되는 영역이다. 제 1영역(240)과 제 2영역(260)은 각각 대체로 직사각의 형상을 가진다. 상술한 구조로 인해, 스테이션부(200)는 전체적으로 대체로 'ㄱ'자 형상을 가진다. 촉매 도포부(500)와 회수부(600), 그리고 제 2이송장치(400)는 스테이션부(200)와 인접하게 위치되며, 제 1영역(240)의 상부 영역(242)을 기준으로 하부 영역(244)과 반대되는 위치에 제 1방향(42)과 평행한 방향으로 나란하게 배치된다. 제 2이송장치(400)는 스테이션부(200)의 제 1영역(240)과 대향되는 위치에 배치된다. 또한, 제 2이송장치(400)는 촉매 도포부(500)와 회수부(600) 사이에 위치된다.According to an example, the station unit 200 is disposed side by side with the reaction chamber 100 on one side of the reaction chamber 100. The station unit 200 has a first area 240 and a second area 260. The first region 240 is disposed adjacent to the reaction chamber 100, and the substrate storage 400 is positioned in the first region 240. The second region 260 is provided in a direction opposite to the reaction chamber 100 with respect to the first region 240 and the first transfer device 300 is located. The reaction chamber 100 and the second region 260 are disposed in the same direction in the first direction 42. The first region 240 has an upper region 242 and a lower region 244. The upper region 242 is a region located on the same line as the reaction chamber 100 and the second region 260, and the lower region 244 is a second perpendicular to the first direction 42 from the upper region 244. It is an area extending in the direction 44. The first region 240 and the second region 260 are generally rectangular in shape. Due to the above structure, the station 200 has a generally '-' shape. The catalyst applicator 500, the recovery part 600, and the second transfer device 400 are positioned adjacent to the station part 200, and have a lower area based on the upper area 242 of the first area 240. It is disposed side by side in a direction parallel to the first direction 42 at a position opposite to the (244). The second transfer device 400 is disposed at a position opposite to the first area 240 of the station unit 200. In addition, the second transfer device 400 is located between the catalyst applicator 500 and the recovery unit 600.

다음에는 본 발명에 따른 반응 챔버 및 상기 반응 챔버를 구비하는 탄소 나노 튜브 생성 시스템의 각각의 구성요소에 대해 상세히 설명한다.Next, each component of the reaction chamber and the carbon nanotube production system including the reaction chamber according to the present invention will be described in detail.

반응 챔버(reaction chamber)(100)는 반응로(reaction tube)(120), 제 1 및 제 2 플랜지(flange)(132, 134), 가열부(heating member)(140), 그리고 보트(boat)(160)를 갖는다. 반응로(120)는 내부에 탄소 나노 튜브 생성 공간을 제공한다. 일 예로써, 반응로(120)는 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 반응로(120)는 전면(122), 후면(124), 그리고 측면(126)을 가진다. 전면(122)과 후면(124)은 각각 제 1 플랜지(132) 및 제 2 플랜지(134)에 의해 밀폐된다. 측면(126)은 반응로(120)의 길이방향과 평행하는 면이다. 반응로(120)는 석영(quartz) 또는 그라파이트(graphite) 등과 같이 열에 강한 재질로 이루어진다. 반응로(120)의 길이방 향(44)의 일측면(126)은 스테이션부(200)와 연결된다. 반응로(120)와 스테이션부(200)가 연결되는 부분에는 출입구(126a)가 제공된다.The reaction chamber 100 includes a reaction tube 120, first and second flanges 132 and 134, a heating member 140, and a boat. Has 160. Reactor 120 provides a carbon nanotube generation space therein. As an example, the reactor 120 is provided in a generally rectangular parallelepiped shape. Reactor 120 has a front surface 122, a rear surface 124, and a side surface 126. The front face 122 and the back face 124 are sealed by the first flange 132 and the second flange 134, respectively. Side 126 is a plane parallel to the longitudinal direction of the reactor (120). The reactor 120 is made of a heat resistant material such as quartz or graphite. One side 126 of the longitudinal direction 44 of the reactor 120 is connected to the station 200. The entrance 126a is provided at the portion where the reactor 120 and the station 200 are connected.

출입구(126a)는 측면(126)에 제공된다. 공정시 합성기판(10)은 출입구(126a)를 통해 반응로(120)와 스테이션부(200) 상호간에 이동된다. 합성기판(10)은 반응로(120)의 길이방향(44)과 수직하는 방향(42)으로 이동된다.The doorway 126a is provided on the side 126. During the process, the composite substrate 10 is moved between the reactor 120 and the station 200 through the entrance 126a. The synthetic substrate 10 is moved in a direction 42 perpendicular to the longitudinal direction 44 of the reactor 120.

반응로(120)의 내부 공간(X)은 중앙영역(X1)과 가장자리영역(X2, X3)으로 구획된다. 중앙영역(X1)은 합성기판(10)이 위치되어, 합성기판(10)상에 탄소 나노 튜브가 합성되는 공간이다. 공정 진행시 중앙영역(X1) 내 온도는 공정 온도를 만족하여야 한다. 중앙영역(X1)에는 보트(160)가 위치되며, 공정시 제1이송장치(300)에 의해 합성기판(10)의 로딩 및 언로딩이 이루어진다.The internal space X of the reactor 120 is partitioned into a central region X1 and edge regions X2 and X3. The central region X1 is a space in which the synthetic substrate 10 is positioned and the carbon nanotubes are synthesized on the synthetic substrate 10. During the process, the temperature in the central region X1 must satisfy the process temperature. The boat 160 is located in the central area X1, and the loading and unloading of the composite substrate 10 is performed by the first transfer device 300 during the process.

가장자리영역(X2, X3)은 중앙영역(X1)의 온도 조절을 위한 반응로(120) 내 여유 공간이다. 가장자리영역(X2, X3)은 중앙영역(X1)의 양측에 각각 제공된다. 가장자리영역(X2, X3)은 중앙영역(X1)의 온도가 유지되는 것을 보조한다. 예컨대, 가장자리영역(X2)은 가스공급라인(182)으로부터 공급되는 공정 가스가 중앙영역(X1)으로 도달되기 전에 공정 온도로 조절시켜 중앙영역(X1)의 온도 변화를 방지한다. 또한, 가장자리영역(X3)은 중앙영역(X1)에서 합성 공정을 수행한 가스들이 배출라인(184)으로 배출되기 전에 온도가 변화되는 것을 방지하도록 온도를 유지시켜 중앙영역(X1)의 온도 변화를 방지한다. 여기서, 가장자리영역(X2, X3)은 최소한의 크기를 가지는 것이 바람직하다. 가장자리영역(X2, X3)의 크기가 증가하면, 반응로(120)의 크기가 증가하여 설비의 풋프린트(foot-print)가 증가한다.The edge regions X2 and X3 are free spaces in the reactor 120 for temperature control of the central region X1. The edge regions X2 and X3 are provided on both sides of the center region X1, respectively. The edge regions X2 and X3 assist in maintaining the temperature of the center region X1. For example, the edge region X2 is adjusted to a process temperature before the process gas supplied from the gas supply line 182 reaches the central region X1 to prevent a temperature change in the central region X1. In addition, the edge region X3 maintains the temperature to prevent the temperature change before the gases which have undergone the synthesis process in the central region X1 are discharged to the discharge line 184, thereby maintaining the temperature change in the central region X1. prevent. Here, the edge areas X2 and X3 preferably have a minimum size. If the size of the edge regions X2 and X3 is increased, the size of the reactor 120 is increased to increase the footprint of the equipment.

플랜지(132, 134)는 반응로(120)의 양측에 제공된다. 플랜지(132, 134)는 반응로(120)를 밀폐한다. 제 1 플랜지(132)는 반응로(120)의 측면(122)에 배치된다. 제 1 플랜지(132)에는 가스공급부(미도시됨)로부터 공급되는 소스가스를 반응로(120) 내부로 공급시키는 적어도 하나의 가스공급라인(182)이 설치된다. 가스공급라인(182)은 공정시 가스공급원(미도시됨)으로부터 반응로(120) 내부로 소스가스를 공급시킨다. 여기서, 소스가스로는 주로 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 벤젠, 크실렌, 일산화탄소 및 이산화탄소로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다. 소스가스는 열분해에 의해 라디칼로 분해되며, 이 라디칼들이 합성기판 위에 도포된 촉매와 반응하여 탄소나노튜브를 합성한다.Flanges 132 and 134 are provided on both sides of the reactor 120. The flanges 132 and 134 seal the reactor 120. The first flange 132 is disposed on the side surface 122 of the reactor 120. The first flange 132 is provided with at least one gas supply line 182 for supplying a source gas supplied from a gas supply unit (not shown) into the reactor 120. The gas supply line 182 supplies a source gas into the reactor 120 from a gas supply source (not shown) during the process. Here, at least one selected from the group consisting mainly of acetylene, ethylene, methane, benzene, xylene, carbon monoxide and carbon dioxide may be used as the source gas. The source gas is decomposed into radicals by pyrolysis, and these radicals react with a catalyst applied on a synthetic substrate to synthesize carbon nanotubes.

제 2 플랜지(134)는 반응로(120)의 후면(124)에 설치된다. 제 2 플랜지(134)에는 반응 후 반응로(120) 내부의 잔류 가스 배출을 위한 적어도 하나의 배기라인(184)가 설치된다. 또한, 배기라인(184)에는 소정의 감압부재(미도시됨)가 설치되어 공정시 반응로(120) 내부의 압력을 감압시킬 수 있다.The second flange 134 is installed on the rear surface 124 of the reactor 120. The second flange 134 is provided with at least one exhaust line 184 for discharging residual gas in the reactor 120 after the reaction. In addition, a predetermined pressure reducing member (not shown) may be installed in the exhaust line 184 to reduce the pressure in the reactor 120 during the process.

가열부(140)는 반응로(120) 내부를 공정 온도로 가열한다. 가열부(140) 내부에는 적어도 하나의 가열기(미도시됨)가 구비된다. 상기 가열기는 전력을 인가받아 발열하는 발열 코일 또는 발열 램프일 수 있다. The heating unit 140 heats the inside of the reactor 120 to a process temperature. At least one heater (not shown) is provided in the heating unit 140. The heater may be a heating coil or a heating lamp that generates heat by receiving power.

일 예로써, 가열부(140)는 상부 가열부(도 3의 142) 및 하부 가열부(도 3의 144)를 가진다. 상부 가열부(142)와 하부 가열부(144)는 반응로(120)를 기준으로 서로 마주보도록 설치된다. 상부 가열부(142)는 반응로(120)의 상부에서 반응로(120) 내부 공간(X)을 가열한다. 하부 가열부(144)는 반응로(120)의 하부에서 반응로(120) 내부 공간(X)을 가열한다. 상부 및 하부 가열부(142, 144)는 공정시 생산공간(X1)의 온도가 기설정된 공정 온도로 유지되도록 반응로(120) 내부를 가열한다. 이때, 상부 및 하부 가열부(142, 144)가 반응로(120)를 가열하는 온도는 서로 동일할 수 있다. 또는, 상부 및 하부 가열부(142, 144)는 각각 중앙영역(X1)과 가장자리영역(X2, X3)을 서로 독립적으로 가열할 수 있다.As an example, the heating unit 140 has an upper heating unit (142 of FIG. 3) and a lower heating unit (144 of FIG. 3). The upper heating unit 142 and the lower heating unit 144 are installed to face each other based on the reactor 120. The upper heating unit 142 heats the inner space X of the reactor 120 at the top of the reactor 120. The lower heating unit 144 heats the inner space X of the reactor 120 at the bottom of the reactor 120. The upper and lower heating parts 142 and 144 heat the inside of the reactor 120 to maintain the temperature of the production space X1 at a predetermined process temperature during the process. In this case, temperatures at which the upper and lower heating parts 142 and 144 heat the reactor 120 may be the same. Alternatively, the upper and lower heating units 142 and 144 may respectively heat the center region X1 and the edge regions X2 and X3 independently of each other.

본 실시예에서는 가열부(140)가 반응로(120)의 상부 및 하부에 각각 제공되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 반응로를 가열하는 수단은 다양하게 설치될 수 있다. 예컨대, 가열부는 반응로(120)의 측면(126) 중 출입구(126a)가 제공되는 면을 제외하는 모든 위치에서 반응로(120)를 가열할 수 있다.In this embodiment, the heating unit 140 has been described as an example provided in the upper and lower portions of the reactor 120, but means for heating the reactor can be installed in various ways. For example, the heating unit may heat the reactor 120 at all positions except the side where the entrance 126a is provided among the side surfaces 126 of the reactor 120.

보트(160)는 반응로(120) 내에 하나만 제공되거나 복수개가 제공될 수 있다. 보트(160)는 충분히 큰 크기로 제공되어, 하나의 보트(160)에 반응로(120)의 길이방향(상술한 제 1방향(42))을 따라 복수 개의 합성기판(10)이 놓여질 수 있다. 선택적으로 보트(160)는 상하 방향 및 길이 방향으로 각각 복수 개의 합성기판들(10)을 지지할 수 있는 크기 및 구조를 가질 수 있다. 일 예에 의하면, 보트(170)들은 상하로 2개씩 그리고 길이방향으로 2개씩 합성기판(10)을 지지할 수 있는 크기 및 구조를 가진다. 보트(160)들은 반응로(120) 내에 고정설치될 수 있다.Only one boat 160 may be provided in the reactor 120, or a plurality of boats 160 may be provided. The boat 160 is provided with a sufficiently large size so that a plurality of synthetic substrates 10 may be placed in one boat 160 along the longitudinal direction of the reactor 120 (the first direction 42 described above). . Optionally, the boat 160 may have a size and a structure capable of supporting the plurality of composite substrates 10 in the vertical direction and the longitudinal direction, respectively. According to an example, the boats 170 have a size and a structure capable of supporting the composite substrate 10 two vertically and two longitudinally. The boats 160 may be fixedly installed in the reactor 120.

또한, 보트(160)는 하나의 합성기판(10)을 지지할 수 있는 크기로 제공될 수 있다. 이 경우, 보트(160)는 하나 또는 복수개가 제공될 수 있다. 보트(160)가 복수개 제공되는 경우, 보트(160)들은 반응로(120)의 길이방향(상술한 제 1방향(42))을 따라 복수개가 배치되거나, 선택적으로 제 1방향(42)과 수직한 상하방향으로 적 층될 수 있다. In addition, the boat 160 may be provided in a size capable of supporting one composite substrate 10. In this case, one or more boats 160 may be provided. When a plurality of boats 160 are provided, a plurality of boats 160 may be disposed along the longitudinal direction of the reactor 120 (first direction 42 described above), or optionally perpendicular to the first direction 42. It can be laminated in one vertical direction.

상술한 구성을 가지는 반응 챔버(100)는 반응로(120)의 길이방향(44) 측면에 기판 출입구(126a)가 제공되고, 합성기판(10)의 출입은 길이방향(44)과 수직하는 방향(42)으로 이루어진다. 따라서, 종래의 반응로(120)의 폭방향(42) 측면에서 합성기판(10)의 출입이 이루어지는 구조보다 합성기판(10)이 로딩 및 언로딩되는 거리가 짧아 합성기판(10)의 로딩 및 언로딩시간을 단축할 수 있다. 따라서, 단위 공정 시간을 단축할 수 있어 탄소 나노 튜브 생산량을 증가시킨다.In the reaction chamber 100 having the above-described configuration, the substrate entrance 126a is provided at the side of the longitudinal direction 44 of the reactor 120, and the entrance and exit of the composite substrate 10 is a direction perpendicular to the longitudinal direction 44. It consists of 42. Therefore, the distance from which the composite substrate 10 is loaded and unloaded is shorter than that of the structure in which the composite substrate 10 enters and exits in the width direction 42 of the conventional reactor 120, thereby loading and loading the composite substrate 10. Unloading time can be shortened. Therefore, the unit process time can be shortened, thereby increasing the carbon nanotube output.

또한, 상술한 구조를 가지는 반응 챔버(100)는 합성기판(10)이 로딩 및 언로딩되는 거리가 짧아지므로, 합성기판(10)을 이송시키는 아암(320)의 길이를 짧게할 수 있다. 도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 아암(320)은 반응로(120) 내부로 인입되는 아암(320)의 길이(L2)가 종래기술의 반응로(120') 내부로 인입되는 아암(320')의 길이(L1)보다 짧게 제작된다. 아암(320)의 길이가 짧아지면 합성기판(10)의 로딩 및 언로딩시 반응로(120)로부터 발생되는 고온의 열에 의해 아암(320)이 변형되는 것을 방지한다.In addition, since the reaction chamber 100 having the above-described structure has a shorter distance from which the composite substrate 10 is loaded and unloaded, the length of the arm 320 for transferring the composite substrate 10 can be shortened. Referring to FIG. 4, the arm 320 according to the present invention includes an arm 320 having a length L2 of the arm 320 introduced into the reactor 120 into the reactor 120 ′ of the prior art. It is made shorter than the length L1. When the length of the arm 320 is shortened, the arm 320 is prevented from being deformed by the high temperature heat generated from the reactor 120 during loading and unloading of the composite substrate 10.

또한, 상술한 반응 챔버(100)는 길이방향(44) 측면에서 스테이션부(200)가 결합되어 있으므로, 종래의 폭방향(42) 측면에서 결합되는 탄소 나노 튜브 생산 시스템에 비교하여 길이방향(44)으로의 크기를 줄일 수 있어 설비의 풋프린트가 감소한다. 게다가, 상술한 구조를 가지는 탄소나노튜브 생산시스템은 합성기판(10)의 로딩/언로딩 거리가 짧아서 합성기판(10)을 이송시키는 스테이션부(200)의 제1이송장치(300)의 크기를 줄일 수 있어 스테이션부(200)의 크기를 줄일 수 있다.In addition, the reaction chamber 100 described above is coupled to the station portion 200 in the longitudinal direction (44) side, the longitudinal direction (44) compared to the carbon nanotube production system coupled in the conventional width direction (42) side Can be reduced in size, reducing the footprint of the installation. In addition, the carbon nanotube production system having the above-described structure has a short loading / unloading distance of the composite substrate 10, so that the size of the first transfer device 300 of the station unit 200 for transferring the composite substrate 10 may be increased. The size of the station 200 can be reduced.

또한, 상술한 구조를 가지는 반응로(120)는 가장자리영역(X2, X3)의 크기를 줄일 수 있어 반응 챔버(100)의 크기를 감소시키고, 직육면체 형상을 가지는 반응로(120)는 네 개의 측면(126)을 각각 연결하여 제작하므로, 종래의 측면을 원통형상으로 가공시켜 대형화하는 방식에 비해 제작이 용이하다.In addition, the reactor 120 having the above-described structure can reduce the size of the edge regions (X2, X3) to reduce the size of the reaction chamber 100, the reactor 120 having a cuboid shape has four sides Since the 126 is connected to each other, it is easier to manufacture than the conventional method in which the side is processed into a cylindrical shape and enlarged.

본 실시예에서는 탄화수소를 열분해 하여 탄소 나노 튜브(30)를 생산하는 열분해법(pyrolysis of hydrocarbon)이 적용된 구조를 가진 반응 챔버(100)를 예를 들어 설명하였으나, 이는 하나의 예에 불과하며, 본 발명의 시스템(100)은 레이저증착법, 플라즈마 화학 기상 증착법, 열화학 기상증착법, 플레임(flame) 합성방법, 그리고 전기방전법 등의 다양한 생성방식이 적용된 구조를 가진 반응 챔버가 사용될 수 있다. In the present embodiment, a reaction chamber 100 having a structure to which pyrolysis of hydrocarbon is applied by pyrolyzing hydrocarbons to produce carbon nanotubes 30 is described as an example, but this is only one example. In the system 100 of the present invention, a reaction chamber having a structure to which various generation methods such as laser deposition, plasma chemical vapor deposition, thermochemical vapor deposition, flame synthesis, and electric discharge is applied may be used.

스테이션부(200)는 외부와 격리된 챔버(200a)을 포함한다. 스테이션부(200)와 반응 챔버(100) 사이에는 이들 간에 합성기판(10)이 이동되는 통로를 개폐하는 제 1게이트 밸브(222)가 설치되고, 스테이션부(200)와 제 2이송장치(700) 사이에는 이들 간에 합성기판(10)이 이동되는 통로를 개폐하는 제 2게이트 밸브(224)가 설치된다. The station unit 200 includes a chamber 200a isolated from the outside. A first gate valve 222 is installed between the station unit 200 and the reaction chamber 100 to open and close a passage through which the composite substrate 10 moves, and the station unit 200 and the second transfer device 700 are provided therebetween. The second gate valve 224, which opens and closes the passage through which the composite substrate 10 moves between them, is installed between them.

스테이션부(200)에는 그 내부로 질소, 아르곤 등과 같은 불활성가스를 공급하는 가스 공급부재(280)가 설치된다. 불활성 가스는 스테이션부(200) 내부에 공기(특히, 산소)를 제거하고 스테이션부(200) 내부를 비활성 가스 분위기를 유지한다. 이는 스테이션부(200) 내에 반응 챔버(100)로부터 합성기판(10)이 언로딩될 때, 합성기판(10) 상에 생성된 고온의 탄소 나노 튜브(30)가 산소와 접촉되는 것을 방지한다. 가스 공급부재(280)는 제 1영역(240)에 제공되는 것이 바람직하다.The station unit 200 is provided with a gas supply member 280 for supplying an inert gas such as nitrogen, argon, and the like into the station unit 200. The inert gas removes air (particularly oxygen) inside the station unit 200 and maintains an inert gas atmosphere inside the station unit 200. This prevents the hot carbon nanotubes 30 generated on the composite substrate 10 from contacting with oxygen when the composite substrate 10 is unloaded from the reaction chamber 100 in the station unit 200. The gas supply member 280 is preferably provided in the first region 240.

제 1게이트 밸브(222)가 반응 챔버(100)와 인접하여 배치된 경우 반응 챔버(100) 내 복사열에 의해 제 1게이트 밸브(222)가 손상될 수 있다. 본 실시예에 의하면, 시스템(1)의 대형화를 방지함과 동시에 제 1게이트 밸브(222)가 복사열에 의해 손상되는 것을 방지하기 위해 제 1게이트 밸브(222)와 반응 챔버(100) 사이에 열 차단부재(190)가 설치된다. 열 차단부재(190)로는 반응 챔버(100)로부터 제 1게이트 밸브(222)로 전해지는 복사열을 차단하기 위한 알루미나와 같이 열전도율이 낮은 재질의 차단판이 사용될 수 있다. 예컨대, 일반 금속 재질로 차단판을 사용할 경우 금속 차단판의 열변형 및 차단 효율을 높이기 위해 냉각수를 공급할 수 있다. When the first gate valve 222 is disposed adjacent to the reaction chamber 100, the first gate valve 222 may be damaged by radiant heat in the reaction chamber 100. According to the present embodiment, the heat between the first gate valve 222 and the reaction chamber 100 to prevent the system 1 from being enlarged and to prevent the first gate valve 222 from being damaged by radiant heat. The blocking member 190 is installed. As the heat blocking member 190, a blocking plate of a material having a low thermal conductivity such as alumina for blocking radiant heat transmitted from the reaction chamber 100 to the first gate valve 222 may be used. For example, when the barrier plate is used as a general metal material, cooling water may be supplied to increase thermal deformation and barrier efficiency of the barrier plate.

차단부재(190)는 제 1게이트 밸브(222)가 닫혀 있는 동안에는 제 1게이트 밸브(222)의 전방에 위치되고, 제 1게이트 밸브(222)가 개방된 때에는 합성기판(10)의 이동경로를 방해하지 않는 위치로 이동된다. The blocking member 190 is positioned in front of the first gate valve 222 while the first gate valve 222 is closed. When the first gate valve 222 is opened, the blocking member 190 moves the movement path of the composite substrate 10. Move to a location that does not interfere.

합성기판(10)은 반응 챔버(100)로 로딩되기 전에, 촉매 도포부(500)에서 반응 챔버(100) 상면에 촉매(20)(금속막)가 도포된다. 도 5는 도 1에 도시된 촉매 도포부(500)의 구성도이고, 도 6은 도 5의 선 A-A′를 따라 절단후 상부에서 바라본 촉매 도포부(500)의 평면도이다. Before the synthetic substrate 10 is loaded into the reaction chamber 100, the catalyst 20 (metal film) is coated on the upper surface of the reaction chamber 100 in the catalyst applying unit 500. FIG. 5 is a configuration diagram of the catalyst applicator 500 shown in FIG. 1, and FIG. 6 is a plan view of the catalyst applicator 500 viewed from the top after cutting along the line A-A 'of FIG. 5.

도 5와 도 6을 참조하면, 촉매 도포부(500)는 촉매 저장 탱크(호퍼, 520), 정량 공급부(560), 브러시 유닛(580), 그리고 스테이지(590)를 가진다. 공정 진행시 합성기판(10)은 스테이지(590) 상에 놓여진다. 촉매 저장 탱크(520)는 스테이지(590) 상부에 배치되며 합성기판(10) 상면에 일정량의 촉매(20)를 공급하는 토출 구를(526a) 갖는다. 브러시 유닛(580)은 합성기판(10) 상면으로 공급된 촉매(20)를 합성기판(10) 상면에 균일한 두께로 펴준다. 5 and 6, the catalyst applicator 500 includes a catalyst storage tank (hopper) 520, a metering supply 560, a brush unit 580, and a stage 590. During the process, the synthetic substrate 10 is placed on the stage 590. The catalyst storage tank 520 is disposed above the stage 590 and has a discharge port 526a for supplying a predetermined amount of the catalyst 20 to the upper surface of the synthetic substrate 10. The brush unit 580 spreads the catalyst 20 supplied to the upper surface of the synthetic substrate 10 to a uniform thickness on the upper surface of the synthetic substrate 10.

스테이지(590)는 사이에 합성기판(10)이 위치되도록 일정간격 이격되어 서로 대향되도록 배치되는 측판들(592)과 각각의 측판(592)에 안쪽으로 돌출되도록 설치되어 합성기판(10)의 가장자리 영역을 지지하는 복수의 지지돌기들(594)을 가진다. 각각의 측판(592)에 지지돌기(594)는 복수개가 설치될 수 있다.The stage 590 is installed to protrude inwardly to the side plates 592 and the respective side plates 592 which are arranged to face each other at a predetermined interval so that the composite substrate 10 is located therebetween, and thus the edge of the composite substrate 10. It has a plurality of support protrusions 594 supporting the area. A plurality of support protrusions 594 may be installed on each side plate 592.

브러시 유닛(580)은 가이드 레일(584), 도포용 브러시(587), 그리고 이동체(588)를 포함한다. 가이드 레일(584)은 합성기판(10)이 놓여지는 스테이지(590)의 양측에 길이방향으로 설치된다. 이동체(588)는 가이드 레일(584)에 이동 가능하게 설치되며, 이동체(588)는 리니어모터 구동방식, 실린더 구동방식, 모터 구동방식과 같은 공지의 직선 이동 구동부(586)에 의해 직선 이동된다. 도포용 브러시(587)는 스테이지(590)의 상부에 위치되며, 촉매(20)를 합성기판(10) 전면에 균일한 두께로 펴 준다. 도포용 브러시(587)는 그 양단이 이동체(588)에 연결되어 이동체(588)와 함께 슬라이드 방식으로 이동된다. 도포용 브러시(587)는 진행방향에 대하여 특정 경사면을 갖는 금속 또는 비금속 재질의 플레이트 형상으로 제공될 수 있다.The brush unit 580 includes a guide rail 584, an application brush 587, and a movable body 588. The guide rails 584 are installed in the longitudinal direction on both sides of the stage 590 on which the composite substrate 10 is placed. The movable body 588 is movably installed on the guide rail 584, and the movable body 588 is linearly moved by a known linear movement driver 586 such as a linear motor drive method, a cylinder drive method, and a motor drive method. The coating brush 587 is positioned above the stage 590, and spreads the catalyst 20 in a uniform thickness on the entire surface of the synthetic substrate 10. Both ends of the coating brush 587 are connected to the movable body 588 and are moved in a slide manner together with the movable body 588. The coating brush 587 may be provided in a plate shape of a metal or nonmetal material having a specific inclined surface with respect to the traveling direction.

합성기판(10) 상면에 도포되는 촉매(20)의 도포 두께에 따라 이동체(588) 상에서 도포용 브러시(587)는 높낮이 조절이 가능하도록 도포용 브러시(587)는 수직이동기(589)에 의해 상하로 이동된다. 수직이동기(589)는 이동체(588)의 상단에 고정결합되는 상부판(589a), 이와 대향되도록 이동체(588)의 하단에 고정결합되는 하 부판(589b), 그리고 상부판(589a)과 하부판(589b)을 연결하도록 수직하게 배치된 가이드축(589c)을 가진다. 가이드축(589c)에는 구동기(도시되지 않음)에 의해 가이드축(589c)을 따라 상하방향으로 직선이동되며, 도포용 브러시(587)가 고정장착되는 브라켓(589d)이 설치된다. The coating brush 587 is vertically moved by the vertical mover 589 so that the coating brush 587 can be adjusted in height according to the coating thickness of the catalyst 20 applied on the upper surface of the composite substrate 10. Is moved to. The vertical mover 589 includes an upper plate 589a fixedly coupled to the upper end of the movable body 588, a lower plate 589b fixedly coupled to the lower end of the movable body 588 to face the upper plate 589a, and an upper plate 589a and the lower plate ( And a guide shaft 589c vertically arranged to connect 589b). The guide shaft 589c is linearly moved up and down along the guide shaft 589c by a driver (not shown), and a bracket 589d to which the application brush 587 is fixedly mounted is provided.

촉매 저장 탱크(520)는 내부에 저장된 촉매(20)를 합성기판(10) 상으로 공급한다. 촉매 저장 탱크(520)는 상부면(522), 측면(524), 그리고 토출구(526a)가 형성된 하부면(526)을 가진다. 측면(524)은 대체로 수직한 상측부(524a), 이로부터 아래로 연장되며 아래로 갈수록 안쪽으로 경사진 중간측부(524b), 그리고 이로부터 아래로 대체로 수직하게 연장된 하측부(524c)를 가진다. 상술한 구조로 인해 상측부(524a)에 의해 제공된 공간에는 하측부(524c)에 의해 제공된 공간에 비해 동일 높이에 해당되는 영역에 많은 량의 촉매(20)가 저장된다. 상술한 중간측부(524b)의 형상에 의해 상측부(524a)에 의해 제공된 공간 내 촉매(20)는 원활하게 하측부(524c)에 의해 제공된 공간으로 공급된다. The catalyst storage tank 520 supplies the catalyst 20 stored therein onto the synthetic substrate 10. Catalyst storage tank 520 has an upper surface 522, a side 524, and a lower surface 526 with an outlet 526a formed therein. Side 524 has a generally vertical upper portion 524a, an intermediate side portion 524b extending downwardly therefrom and inclined inwardly downward, and a lower portion 524c extending generally vertically downwardly therefrom. . Due to the above-described structure, a large amount of catalyst 20 is stored in the space provided by the upper portion 524a in a region corresponding to the same height as compared to the space provided by the lower portion 524c. Due to the shape of the intermediate side portion 524b described above, the catalyst 20 in the space provided by the upper portion 524a is smoothly supplied into the space provided by the lower portion 524c.

촉매 저장 탱크(520)에는 합성기판(10) 상면으로 설정된 량만큼 촉매(20)가 공급되도록 하는 정량 공급부(560)가 설치된다. 정량 공급부(560)는 설정된 량의 촉매(20)가 담겨질 수 있는 정량 공간(568)을 제공할 수 있는 상부 차단판(564)과 하부 차단판(562)을 가진다. 상부 차단판(564)과 하부 차단판(562)은 하측부(524c)에 제공된다. 정량 공간(568)은 촉매 저장 탱크(520)의 토출구(526a) 상부에 위치되며, 상부 차단판(564)은 정량 공간(568)의 상단으로 제공되고, 하부 차단판(562)은 정량 공간(568)의 하단으로 제공된다. 상부 차단판(564)과 하부 차단판(562)은 실린더(566)와 같은 구동수단에 의해 작동된다. 하부 차단판(562)이 닫혀진 상태에서 상부 차단판(564)이 닫혀지면, 하부 차단판(562)과 상부 차단판(564) 사이에 설정된 량의 촉매(20)가 채워진 정량 공간(568)이 다시 제공된다.The catalyst storage tank 520 is provided with a quantitative supply unit 560 for supplying the catalyst 20 by the amount set to the upper surface of the synthetic substrate 10. The metered feeder 560 has an upper barrier plate 564 and a lower barrier plate 562 that can provide a quantitative space 568 in which a set amount of catalyst 20 can be contained. The upper blocking plate 564 and the lower blocking plate 562 are provided at the lower side 524c. The metering space 568 is located above the outlet 526a of the catalyst storage tank 520, the upper blocking plate 564 is provided to the top of the metering space 568, the lower blocking plate 562 is the metering space ( 568). The upper block plate 564 and the lower block plate 562 are operated by driving means such as the cylinder 566. When the upper block 564 is closed while the lower block 562 is closed, the quantitative space 568 filled with the amount of catalyst 20 set between the lower block 562 and the upper block 564 is filled. Is provided again.

하부 차단판(562)이 개방되면 정량 공간(568)에 담겨진 촉매(20)가 토출구(526a)를 통해 합성기판(10) 상면으로 공급된다. 한편, 촉매 저장 탱크(520)의 중간측부(524b)에는 촉매(20)를 교반시키는 교반기(540)가 설치된다. 교반기(540)의 교반날개(542)는 촉매(20)가 정량 공간으로 공급되기 전 회전하여 촉매 저장 탱크(520) 내부의 빈공간을 제거함과 동시에 촉매(20)가 정량 공간(568)으로 자연스럽게 공급되도록 유도하는 역할을 갖는다. When the lower blocking plate 562 is opened, the catalyst 20 contained in the metering space 568 is supplied to the upper surface of the synthetic substrate 10 through the discharge port 526a. On the other hand, an agitator 540 for stirring the catalyst 20 is installed in the middle side portion 524b of the catalyst storage tank 520. The stirring blade 542 of the stirrer 540 rotates before the catalyst 20 is supplied to the quantitative space to remove the empty space inside the catalyst storage tank 520 and at the same time, the catalyst 20 naturally moves to the quantitative space 568. Has a role of inducing supply.

도 7a 내지 도 7c는 촉매 도포부(500)에서의 촉매 도포 과정을 단계적으로 설명하기 위한 도면들이다. 도 7a 내지 도 7c를 참조하면, 합성기판(10)이 제 2이송장치(700)에 의해 스테이지(590)에 놓여지면, 하부 차단판(562)이 실린더(566)에 의해 작동되어 측방향으로 이동되면서 정량 공간(568) 하부를 개방하게 되고, 정량 공간(568)에 담겨져 있던 설정된 량의 촉매(20)가 합성기판(10) 상면으로 떨어진다(도 7a). 합성기판(10) 상면에 수북하게 쌓인 촉매(20)는 브러시 유닛(580)에 의해 합성기판(10) 전면에 균일한 두께로 도포된다(도 7b, 도 7c). 즉, 도포용 브러시(587)는 이동체(588)와 함께 합성기판(10)의 일단에서 타단까지 슬라이드 이동하면서 촉매(20)를 합성기판(10) 전면에 균일하게 도포시킨다. 이때 촉매(20)의 균일한 도포를 위하여 도포용 브러시(587) 또는 합성기판(10)에 미세한 진동을 가해줄 수 있는 진동기(미도시됨)가 추가로 설치될 수 있다. 여기서, 촉매(20)는 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 촉매(20)일 수 있다. 촉매(20)가 액상인 경우에는 촉매 저장 탱크와, 공급라인, 공급라인 상에 설치되는 정량공급용 펌프 그리고 액상의 촉매(20)를 합성기판 상면으로 공급하는 공급노즐을 포함할 수 있다.7A to 7C are diagrams for explaining the catalyst application process in the catalyst applying unit 500 step by step. 7A to 7C, when the composite substrate 10 is placed on the stage 590 by the second transfer device 700, the lower blocking plate 562 is operated by the cylinder 566 to move laterally. While moving, the lower portion of the quantitative space 568 is opened, and the set amount of the catalyst 20 contained in the quantitative space 568 falls to the upper surface of the synthetic substrate 10 (FIG. 7A). Catalyst 20 piled up on the upper surface of the synthetic substrate 10 is applied to the entire surface of the synthetic substrate 10 by a brush unit 580 in a uniform thickness (Figs. 7b and 7c). That is, the application brush 587 uniformly applies the catalyst 20 to the entire surface of the synthetic substrate 10 while slidingly moving from one end to the other end of the synthetic substrate 10 together with the moving body 588. In this case, a vibrator (not shown) may be additionally provided to apply a fine vibration to the application brush 587 or the synthetic substrate 10 for uniform application of the catalyst 20. Here, the catalyst 20 may be 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 20 containing such a material. When the catalyst 20 is in a liquid phase, it may include a catalyst storage tank, a supply line, a pump for quantitative supply installed on the supply line, and a supply nozzle for supplying the liquid catalyst 20 to the upper surface of the synthetic substrate.

상술한 예에서는 도포용 브러시(587)가 이동하면서 합성기판(10) 상에 촉매(20)를 균일하게 도포하는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 도포용 브러시(587)는 고정되고 스테이지가 이동될 수 있다. 그러나 촉매 도포부(500)의 공간을 줄이기 위해 상술한 예와 같이 도포용 브러시(587)가 이동되는 것이 바람직하다.In the above-described example, it has been described that the catalyst 20 is uniformly coated on the synthetic substrate 10 while the application brush 587 moves. Alternatively, the application brush 587 is fixed and the stage can be moved. However, in order to reduce the space of the catalyst coating unit 500, it is preferable that the coating brush 587 is moved as in the above-described example.

또한, 상술한 예에서는 촉매(20)는 촉매 도포부(500)에서 별도로 합성기판(10) 상에 도포되고, 반응 챔버(100) 내에서는 촉매(20)가 도포된 합성기판(10) 상에 탄소나노튜브(30)를 생성시키는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 촉매 도포부를 제거하고, 반응 챔버 내에서 촉매 가스 및 소스가스를 공급하여 반응 챔버 내부 상에 촉매 도포 및 탄소 나노 튜브의 생성이 이루어질 수 있다.In addition, in the above-described example, the catalyst 20 is applied on the synthetic substrate 10 separately from the catalyst applying unit 500, and in the reaction chamber 100 on the synthetic substrate 10 to which the catalyst 20 is applied. It has been described as generating carbon nanotubes 30. Alternatively, however, the catalyst applicator may be removed, and the catalyst gas and source gas may be supplied in the reaction chamber to apply catalyst and generate carbon nanotubes on the inside of the reaction chamber.

도 8는 기판 보관부(400)와 제 1이송장치(300)의 평면도이고, 도 9은 기판 보관부의 측면도이다. 도 8와 도 9을 참조하면, 기판 보관부(400)는 합성기판(10)을 보관하는 카세트(420), 수직 레일들(442), 수평 레일(444), 그리고 이동 프레임들(446)을 가진다. 수직 레일들(442)은 제 1영역(240)의 모서리 부분에 각각 배치된다. 수직 레일들(442)은 상하 방향으로 긴 로드 형상을 가지며, 이동 프레 임(446)의 상하 이동을 안내한다. 각각의 수직 레일(442)에는 수직 레일(442)을 따라 수직 구동부(도시되지 않음)에 의해 상하로 이동되는 브라켓(448)이 결합된다. 각각의 이동 프레임(446)은 제 1방향(42)을 따라 길게 제공되며, 서로 대향되도록 배치된다. 이동 프레임(446)은 브라켓(448)에 고정결합되어 브라켓(448)과 함께 수직 레일(442)을 따라 상하로 직선이동된다. 각각의 이동 프레임(446)의 양단은 각각 제 1방향(42)으로 서로 대향되는 브라켓들에 고정설치되며, 이동 프레임들(446)은 브라켓(448)과 함께 상하로 이동된다. 이동 프레임(446) 상에는 수평 레일(444)이 고정 설치된다. 각각의 수평 레일(444)은 제 2방향(44)을 따라 길게 제공되며, 수평 레일들(444)은 서로 대향되도록 배치된다. 수평 레일(444)은 제 1영역(240) 전체 영역에 걸쳐 제공되며, 수평 레일(444) 상에는 수평 레일(444)을 따라 제 2방향(44)으로 이동가능하도록 카세트(420)가 장착된다. 8 is a plan view of the substrate storage unit 400 and the first transfer device 300, Figure 9 is a side view of the substrate storage unit. 8 and 9, the substrate storage unit 400 may include a cassette 420 for storing the composite substrate 10, vertical rails 442, horizontal rails 444, and moving frames 446. Have The vertical rails 442 are disposed at corners of the first region 240, respectively. The vertical rails 442 have a long rod shape in the vertical direction and guide the vertical movement of the moving frame 446. Each vertical rail 442 is coupled with a bracket 448 that is moved up and down by a vertical drive (not shown) along the vertical rail 442. Each moving frame 446 is provided long along the first direction 42 and is disposed to face each other. The moving frame 446 is fixedly coupled to the bracket 448 and linearly moves up and down along the vertical rail 442 together with the bracket 448. Both ends of each moving frame 446 are fixed to brackets facing each other in the first direction 42, and the moving frames 446 are moved up and down together with the bracket 448. The horizontal rail 444 is fixedly installed on the moving frame 446. Each horizontal rail 444 is provided long along the second direction 44, and the horizontal rails 444 are disposed to face each other. The horizontal rail 444 is provided over the entire area of the first region 240, and the cassette 420 is mounted on the horizontal rail 444 to be movable in the second direction 44 along the horizontal rail 444.

도 8에 도시된 바와 같이, 카세트(420)는 점선으로 표시된 대기위치와 실선으로 표시된 로딩/언로딩 위치(X2)(반응 챔버와 연결되는 제 1게이트 밸브(222) 바로 앞) 사이에서 수평 이동된다. 대기 위치(X1)는 제 1영역(240)의 하부 영역(244) 내 위치이고 로딩/언로딩 위치(X2)는 제 1영역(240)의 상부 영역(242) 내 위치이다. 카세트(420)는 반응 챔버(100)로/로부터 합성기판(10)을 로딩/언로딩할 때와 제 2이송장치(700)에 의한 합성기판(10) 이송시 로딩/언로딩 위치(X2)로 이동되며, 합성기판(10)의 온도를 낮추기 위해 대기할 때에는 대기위치(X1)로 이동한다. As shown in FIG. 8, the cassette 420 is moved horizontally between the standby position indicated by the dotted line and the loading / unloading position X2 indicated by the solid line (just before the first gate valve 222 connected to the reaction chamber). do. The standby position X1 is a position in the lower region 244 of the first region 240 and the loading / unloading position X2 is a position in the upper region 242 of the first region 240. The cassette 420 is loaded / unloaded position (X2) when loading / unloading the composite substrate 10 into / from the reaction chamber 100 and when transferring the composite substrate 10 by the second transfer device 700. Is moved to, and when waiting to lower the temperature of the composite substrate 10 is moved to the standby position (X1).

도 10은 카세트(420)의 사시도이다. 반응 챔버(100)로 로딩될 합성기판(10) 및 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성기판들(10)은 카세트(420)에 보관된다. 도 9을 참조하면, 카세트(420)는 지지부들(422), 상판(424) 및 하판(426), 그리고 수직축들(428)을 가진다. 상판(424)과 하판(426)은 대체로 직사각 형상으로 제공되며 상하로 서로 마주보도록 배치된다. 수직축들(428)은 상판(424)과 하판(426)의 서로 마주보는 모서리 영역을 연결하며 4개가 제공된다. 수직축(428)에는 합성기판(10)이 카세트(420)에 적층되어 보관되도록 합성기판(10)을 지지하는 지지부들(422)이 설치된다. 각각의 지지부(422)는 합성기판(10)의 가장자리 부분을 지지하는 4개의 지지블럭(423)을 가진다. 지지부들(422)은 2개의 그룹으로 그룹지어진다. 제 1그룹에 속하는 지지부들(422a, 이하 제 1지지부)은 반응 챔버(100)로 로딩될 합성기판(10)들을 지지하며, 제 2그룹에 속하는 지지부들(422b, 이하 제 2지지부)은 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성기판(10)들을 지지한다. 일 예에 의하면, 제 1지지부(422a) 및 제 2지지부(422b)는 각 4개씩 제공되며, 제 1지지부들(422a)은 제 2지지부들(422b)의 상부에 위치되도록 제공된다.10 is a perspective view of the cassette 420. The composite substrate 10 to be loaded into the reaction chamber 100 and the composite substrates 10 unloaded from the reaction chamber 100 are stored in the cassette 420. Referring to FIG. 9, the cassette 420 has supports 422, an upper plate 424 and a lower plate 426, and vertical axes 428. The upper plate 424 and the lower plate 426 are generally provided in a rectangular shape and are disposed to face each other up and down. The vertical axes 428 connect four corner portions of the upper plate 424 and the lower plate 426 facing each other. Support portions 422 supporting the composite substrate 10 are installed on the vertical axis 428 so that the composite substrate 10 is stacked and stored in the cassette 420. Each support 422 has four support blocks 423 for supporting the edge of the composite substrate 10. The supports 422 are grouped into two groups. The supports 422a (hereinafter referred to as the first support) belonging to the first group support the composite substrates 10 to be loaded into the reaction chamber 100, and the supports 422b (hereinafter referred to as the second support) belonging to the second group react. The unloaded composite substrates 10 are supported from the chamber 100. In an example, four first support parts 422a and four second support parts 422b are provided, and the first support parts 422a are provided to be positioned above the second support parts 422b.

제 2지지부들(422b) 간의 상하 간격은 제 1지지부들(422a) 간의 상하 간격보다 넓게 제공된다. 상술한 구조로 인해 카세트(420) 전체 높이는 줄이면서 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성기판(10)의 상면에 생성된 탄소 나노 튜브(30)(CNT)가 인접한 합성기판(10)과 접촉되지 않도록 하는 공간을 충분히 제공할 수 있다.The vertical space between the second supports 422b is wider than the vertical space between the first supports 422a. Due to the structure described above, the carbon nanotubes 30 (CNT) generated on the upper surface of the unloaded synthetic substrate 10 from the reaction chamber 100 are in contact with the adjacent composite substrate 10 while reducing the overall height of the cassette 420. It can provide enough space to prevent it.

카세트(420)의 제 1지지부(422)들에 보관중인 합성기판(10)들은 제 1이송장치(300)에 의해 반응 챔버(100) 내부로 로딩된다. 반응 챔버(100)의 보트(160)에는 4장의 합성기판(10)들이 놓여지게 된다. 제 1이송장치(300)는 합성기판을 하나씩 순차적으로 반응 챔버(100)로/로부터 로딩하고 언로딩한다. 합성기판(10)들의 로딩 이 완료되면, 반응 챔버(100)에서 탄소 나노 튜브(30) 생성을 위한 공정이 진행된다. 반응 챔버(100)에서 공정이 진행되는 동안, 또 다른 4장의 합성기판(10)들은 촉매 도포부(500)에서 촉매 도포 후 카세트(420)의 제 1지지부(422)들에서 대기하게 된다. 반응 챔버(100)에서 탄소 나노 튜브(30)의 생성 공정이 완료되면, 고온 상태의 합성기판(10)은 제 1이송장치(300)에 의해 반응 챔버(100)로부터 언로딩되어 카세트(420)의 제 2지지부(422b)에 수납되며, 고온의 합성기판(10)은 제 2지지부(422b)에서 일정시간 동안 냉각 과정을 거친다. 냉각은 자연 냉각 방식에 의해 이루어진다. 선택적으로 냉각수 등과 같은 냉각 수단을 사용하여 강제 냉각할 수 있다.한편, 탄소 나노 튜브(30) 생성이 완료된 합성기판(10)들이 신속하게(일정온도로 떨어지는 것을 기다리지 않고) 반응 챔버(100)로부터 인출되면, 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에서 대기중인 4장의 합성기판(탄소 나노 튜브(30) 생성을 위해 대기중인 합성기판)(10)이 반응 챔버(100)로 로딩된다. 이렇게 반응 챔버(100)에서는 반응로(120) 온도가 공정온도를 유지한 상태에서 신속하게 합성기판(10)들이 로딩됨으로써 반응로(120)의 공정온도로 높이기 위한 승온 과정을 생략할 수 있다. The composite substrates 10 stored in the first support portions 422 of the cassette 420 are loaded into the reaction chamber 100 by the first transfer device 300. Four synthetic substrates 10 are placed in the boat 160 of the reaction chamber 100. The first transfer device 300 sequentially loads and unloads the composite substrate into / from the reaction chamber 100 one by one. When the loading of the synthetic substrates 10 is completed, a process for generating carbon nanotubes 30 is performed in the reaction chamber 100. During the process in the reaction chamber 100, another four composite substrates 10 are waiting for the first support portion 422 of the cassette 420 after applying the catalyst in the catalyst coating portion 500. When the production process of the carbon nanotubes 30 in the reaction chamber 100 is completed, the synthetic substrate 10 in a high temperature state is unloaded from the reaction chamber 100 by the first transfer device 300 to draw the cassette 420. The second support portion 422b is stored in the high temperature synthetic substrate 10 undergoes a cooling process for a predetermined time in the second support portion 422b. Cooling is achieved by natural cooling. Optionally, forced cooling may be performed using a cooling means such as cooling water or the like. On the other hand, the composite substrates 10 on which the carbon nanotubes 30 have been generated are rapidly removed from the reaction chamber 100 without waiting for the temperature to drop to a certain temperature. When withdrawn, four synthetic substrates (synthetic substrates waiting for generation of the carbon nanotubes 30) 10 which are waiting at the first support 422a of the cassette 420 are loaded into the reaction chamber 100. As such, in the reaction chamber 100, the temperature increase process for increasing the process temperature of the reactor 120 may be omitted by rapidly loading the composite substrates 10 while the temperature of the reactor 120 maintains the process temperature.

탄소 나노 튜브(30)가 생성된 합성기판(10)들은 일정온도 이하로 떨어질 때까지 카세트(420)의 제 2지지부(422b)들에서 대기하게 된다. 합성기판(10)들이 대기하는 카세트(420)는 스테이션부(200) 내부에 위치된다. 스테이션부(200)의 내부는 불활성가스로 채워져 있기 때문에, 카세트(420)에서 대기 중인 합성기판(10)들은 외부의 공기(특히 산소)와 접촉되지 않는다. 예컨대, 반응 챔버(100)에서 공정 을 마친 합성기판(10)이 일정 온도 이하로 떨어진 상태에서는 상관 없지만, 합성기판(10)이 고온 상태에서 상온의 대기 중에 노출되면, 합성기판(10) 표면에 생성된 탄소 나노 튜브(30)가 대기중의 산소와 반응하면서 변형을 일으키게 된다. 본 발명에서는 이러한 문제를 예방하기 위해 반응 챔버(100)에서 언로딩된 합성기판(10)들이 산소와의 접촉되지 않도록 상술한 바와 같이 불활성가스로 채워진 스테이션부(200)를 제공하였다. The composite substrates 10 on which the carbon nanotubes 30 are formed are waited at the second support portions 422b of the cassette 420 until they fall below a predetermined temperature. The cassette 420 on which the synthetic substrates 10 are located is located inside the station unit 200. Since the inside of the station part 200 is filled with inert gas, the synthetic substrates 10 waiting in the cassette 420 are not in contact with outside air (especially oxygen). For example, the synthetic substrate 10 that has been processed in the reaction chamber 100 may be lowered below a predetermined temperature. However, when the synthetic substrate 10 is exposed to the atmosphere at room temperature in a high temperature state, the synthetic substrate 10 may be exposed to the surface of the synthetic substrate 10. The produced carbon nanotubes 30 react with oxygen in the atmosphere to cause deformation. In the present invention, in order to prevent such a problem, the unloaded synthetic substrate 10 in the reaction chamber 100 is provided with a station part 200 filled with an inert gas as described above so as not to come into contact with oxygen.

한편, 카세트(420)의 제 2지지부(422b)들에서 일정시간 동안 대기한 합성기판(10)들은 제 2게이트 밸브(224)를 통해 제 2이송장치(700)에 의해 회수부(600)로 옮겨진다. 그리고, 회수부(600)에서 탄소 나노 튜브(30)의 회수를 마친 합성기판(10)은 촉매 도포부(500)에서 촉매(20)를 도포한 후 다시 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에 수납된다. Meanwhile, the composite substrates 10 waited for a predetermined time in the second support parts 422b of the cassette 420 are transferred to the recovery part 600 by the second transfer device 700 through the second gate valve 224. Transferred. After the carbon nanotubes 30 have been recovered from the recovery part 600, the synthetic substrate 10 is coated with the catalyst 20 from the catalyst applicator 500, and again, the first support part 422a of the cassette 420. ) Is stored.

이처럼, 본 발명의 시스템에서는 총 8장의 합성기판들이 두 그룹으로 나누어서 교대로 반응 챔버에서 탄소 나노 튜브(30) 합성 공정을 연속적으로 진행하기 때문에 처리량 향상을 기대할 수 있고, 그에 따라 대량 생산이 가능한 이점이 있다. As described above, in the system of the present invention, a total of eight synthetic substrates are divided into two groups, and thus the carbon nanotube 30 synthesis process is continuously performed in the reaction chamber alternately, and thus the throughput can be expected to be improved, thereby allowing mass production. There is this.

도 11는 제 1이송장치의 사시도이다. 도 11를 참조하면, 제 1이송장치(300)는 합성기판(10)을 지지하는 아암(320), 블레이드(340), 수직 레일들(362), 수평 레일(364), 이동 프레임들(366), 그리고 이동블럭(368)을 가진다. 수직 레일들(362)은 제 2영역(260)의 모서리 부분에 각각 배치된다. 수직 레일들(362)은 상하 방향으로 긴 로드 형상을 가지며, 이동 프레임(366)의 상하 이동을 안내한다. 각각의 수직 레일(362)에는 수직 레일(362)을 따라 수직 구동부(도시되지 않음)에 의해 상하로 이동되는 브라켓(365)이 결합된다. 각각의 이동 프레임(366)은 제 2방향(44)을 따라 길게 제공되며, 서로 대향되도록 배치된다. 이동 프레임(366)은 브라켓(365)에 고정결합되어 브라켓(365)과 함께 수직 레일(362)을 따라 상하로 직선이동된다. 각각의 이동 프레임(366)의 양단은 각각 제 2방향(44)으로 서로 대향되는 브라켓들(365)에 고정설치되며, 이동 프레임들(366)은 브라켓(365)과 함께 상하로 이동된다. 이동 프레임(366)들 상에는 수평 레일(364)이 고정설치된다. 각각의 수평 레일(364)은 제 1방향(42)으로 길게 제공된다. 수평 레일(364)은 제 2영역(260) 전체 영역에 걸쳐 제공되며, 수평 레일(364) 상에는 수평 레일(364)을 따라 제 2방향(44)으로 이동가능하도록 이동블럭(368)이 장착된다. 이동블럭(368)에는 제 1방향(42)을 따라 길게 설치된 아암(320)이 고정설치되고, 아암(320)에는 합성기판(10)을 지지하는 블레이드(340)가 장착된다.11 is a perspective view of the first transfer device. Referring to FIG. 11, the first transfer apparatus 300 includes an arm 320 supporting the composite substrate 10, a blade 340, vertical rails 362, a horizontal rail 364, and moving frames 366. ), And a moving block 368. The vertical rails 362 are disposed at corners of the second region 260, respectively. The vertical rails 362 have a long rod shape in the vertical direction and guide the vertical movement of the moving frame 366. Each vertical rail 362 is coupled with a bracket 365 which is moved up and down by a vertical drive (not shown) along the vertical rail 362. Each moving frame 366 is elongated along the second direction 44 and is disposed to face each other. The moving frame 366 is fixedly coupled to the bracket 365 and linearly moved up and down along the vertical rail 362 together with the bracket 365. Both ends of each of the moving frames 366 are fixed to brackets 365 facing each other in the second direction 44, and the moving frames 366 are moved up and down together with the brackets 365. Horizontal rails 364 are fixedly installed on the moving frames 366. Each horizontal rail 364 is provided elongated in the first direction 42. The horizontal rail 364 is provided over the entire area of the second region 260, and the movable block 368 is mounted on the horizontal rail 364 to be movable in the second direction 44 along the horizontal rail 364. . The movable block 368 is fixedly provided with an arm 320 installed along the first direction 42. The arm 320 is equipped with a blade 340 for supporting the composite substrate 10.

여기서, 제1이송장치(300)의 길이방향(44)으로의 총 길이(L)는 최대한 짧게 제작되는 것이 바람직하다. 즉, 제1이송장치(300)의 길이(L)가 증가하면, 설비의 풋프린트가 증가된다. 제1이송장치(300)의 길이(L)를 줄이기 위해서는 아암(320)의 길이를 줄여아한다. 본 발명은 상술한 바와 같이 합성기판(10)의 이동경로가 짧다. 따라서, 아암(320)의 길이를 짧게 제작하여 제1이송장치(300)의 길이(L)를 최소화한다. 결과적으로 스테이션부(200)의 크기를 줄일 수 있어 설비의 풋프린트가 감소시킬 수 있다.Here, the total length L of the first transfer device 300 in the longitudinal direction 44 is preferably made as short as possible. That is, when the length L of the first transfer device 300 increases, the footprint of the facility increases. In order to reduce the length L of the first transfer device 300, the length of the arm 320 may be reduced. As described above, in the present invention, the movement path of the composite substrate 10 is short. Therefore, the length of the arm 320 is made short to minimize the length L of the first transfer device 300. As a result, the size of the station unit 200 may be reduced, thereby reducing the footprint of the facility.

카세트(420)의 제 2지지부(444)들에서 일정시간 동안 냉각 과정을 마친 합성기판(10)들은 제 2게이트 밸브(224)를 통해 제 2이송장치(700)에 의해 회수부(600) 로 옮겨진다. The composite substrates 10 that have been cooled for a predetermined time in the second support parts 444 of the cassette 420 are transferred to the recovery part 600 by the second transfer device 700 through the second gate valve 224. Transferred.

도 12 및 도 13은 각각 회수부의 사시도 및 평면도이고, 도 14를 회수부에서의 탄소 나노 튜브(30) 회수 과정을 설명하기 위한 도면이다. 12 and 13 are a perspective view and a plan view of a recovery unit, respectively, and FIG. 14 is a view for explaining a process of recovering the carbon nanotubes 30 in the recovery unit.

도 12 내지 도 14를 참조하면, 회수부(600)는 합성기판(10)이 놓여지는 스테이지(620)를 갖는다. 스테이지(620)의 하단에는 합성기판(10)으로부터 회수되는 탄소 나노 튜브(30)가 저장되는 회수통(660)이 위치된다. 그리고 스테이지(620)에는 합성기판(10) 상면에서 탄소 나노 튜브(30)를 회수통(660)으로 쓸어주는 회수유닛(640)이 배치된다. 회수유닛(640)에는 합성기판(10)의 길이방향으로 설치되는 가이드 레일(646)이 제공된다. 가이드 레일(646)에는 이동체(644)가 설치되며, 이동체(644)에는 회수용 브러시(642)가 설치된다. 회수용 브러시(642)는 합성기판(10)의 일측에서부터 길이방향으로 슬라이드 이동하면서 합성기판(10) 상면의 탄소 나노 튜브(30)를 회수통(660)으로 쓸어낸다. 회수용 브러시(642)는 이동체(644)에서 높낮이 조절이 가능할 수 있다. 12 to 14, the recovery unit 600 has a stage 620 on which the composite substrate 10 is placed. At the bottom of the stage 620 is a recovery container 660 in which the carbon nanotubes 30 recovered from the synthetic substrate 10 are stored. In addition, the stage 620 is provided with a recovery unit 640 for sweeping the carbon nanotubes 30 into the recovery container 660 on the upper surface of the synthetic substrate 10. The recovery unit 640 is provided with a guide rail 646 installed in the longitudinal direction of the composite substrate 10. The movable body 644 is installed in the guide rail 646, and the recovery brush 642 is installed in the movable body 644. The recovery brush 642 sweeps the carbon nanotubes 30 on the upper surface of the synthetic substrate 10 into the recovery container 660 while slidingly moving in one direction from one side of the synthetic substrate 10. The recovery brush 642 may be adjustable in height in the movable body 644.

상술한 예에서는 회수용 브러시(642)가 이동하면서 합성기판(10) 상에 촉매(20)를 쓸어내는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 회수용 브러시(642)는 고정되고 스테이지가 이동될 수 있다. 그러나 회수부(600)의 공간을 줄이기 위해 상술한 예와 같이 회수용 브러시(642)가 이동되는 것이 바람직하다.In the above-described example, it has been described that the catalyst 20 is swept out on the synthetic substrate 10 while the recovery brush 642 is moved. Alternatively, however, the recovery brush 642 can be fixed and the stage can be moved. However, in order to reduce the space of the recovery unit 600, it is preferable that the recovery brush 642 is moved as in the above-described example.

탄소 나노 튜브(30)가 회수된 합성기판(10)은 제 2이송장치(700)에 의해 촉매 도포부(500)로 제공되어 앞에서 언급한 촉매 도포 과정을 거친 후 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에 수납된다. The synthetic substrate 10 from which the carbon nanotubes 30 have been recovered is provided to the catalyst applying unit 500 by the second transfer device 700, and then passes through the aforementioned catalyst coating process. It is accommodated in 422a.

이러한 구성을 갖는 탄소 나노 튜브(30) 대량 생산을 위한 시스템에서의 공정 진행은 도 14를 참조하면, 촉매 도포단계(S110), 탄소 나노 튜브(30) 생성 단계(S120), 냉각(대기)단계(S130), 회수단계(S140)를 가진다. 촉매 도포 단계(S110)는 촉매 저장 탱크(520)에서 1회 도포량에 해당되는 촉매(20)가 합성기판(10) 상면으로 공급되면, 브러시 유닛(580)의 도포용 브러시(587)가 이동하면서 합성기판(10) 상면에 촉매(20)를 고르게 분포시킨다. 이렇게 촉매(20) 도포가 완료된 합성기판(10)은 제 2이송장치(700)에 의해 스테이션부(200)에 설치된 기판 보관부(400)의 카세트(420)에 수납된다. 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에 수납된 합성기판(10)은 반응 챔버(100)로부터 공정을 마친 합성기판(10)이 언로딩된 직후 제 1이송장치(300)에 의해 반응 챔버(100)의 보트(160)로 로딩된다. Process progress in the system for mass production of carbon nanotubes 30 having such a configuration, referring to Figure 14, the catalyst coating step (S110), carbon nanotubes (30) generation step (S120), cooling (standby) step (S130), has a recovery step (S140). In the catalyst application step S110, when the catalyst 20 corresponding to a single coating amount is supplied from the catalyst storage tank 520 to the upper surface of the synthetic substrate 10, the application brush 587 of the brush unit 580 is moved. The catalyst 20 is evenly distributed over the synthetic substrate 10. The composite substrate 10 having the catalyst 20 coated thereon is accommodated in the cassette 420 of the substrate storage unit 400 installed in the station unit 200 by the second transfer device 700. The composite substrate 10 accommodated in the first supporting portion 422a of the cassette 420 is formed by the first transfer device 300 immediately after the composite substrate 10 which has been processed from the reaction chamber 100 is unloaded. Loaded into boat 160 of 100.

여기서, 제1이송장치(300)는 합성기판(10)을 반응로(120)의 길이방향(42)과 수직하는 방향으로 이동시킨다. 이는 기판의 로딩 및 언로딩 거리를 최소화하여 아암(320)의 길이가 길어지는 것을 방지하고, 기판의 로딩 및 언로딩 시간을 최소화항 단위 공정 시간을 단축하기 위함이다.Here, the first transfer device 300 moves the composite substrate 10 in a direction perpendicular to the longitudinal direction 42 of the reactor 120. This is to minimize the loading and unloading distance of the substrate to prevent the length of the arm 320 from lengthening, and to shorten the unit processing time to minimize the loading and unloading time of the substrate.

합성기판(10)의 로딩이 완료되면 반응 챔버(100)에서 탄소 나노 튜브(30) 생성을 위한 공정이 진행된다(S120). 한편, 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성기판(10)들은 카세트(420)의 제 2지지부(422b)에 수납된 후, 일정시간 동안 냉각 과정을 거친다(S130). 일정시간이 지나면 합성기판(10)들은 스테이션부(400) 밖으로 언로딩되어 회수부(600)로 이동된다(S140). 이때, 합성기판(10)의 언로딩은 반응로(120)의 길이방향(44)과 수직하는 방향(44)으로 이루어진다.When the loading of the synthetic substrate 10 is completed, a process for generating the carbon nanotubes 30 is performed in the reaction chamber 100 (S120). Meanwhile, the synthetic substrates 10 unloaded from the reaction chamber 100 are accommodated in the second support part 422b of the cassette 420 and then cooled for a predetermined time (S130). After a certain time, the synthetic substrate 10 is unloaded out of the station unit 400 and moved to the recovery unit 600 (S140). At this time, the unloading of the composite substrate 10 is made of a direction 44 perpendicular to the longitudinal direction 44 of the reactor 120.

회수부(600)에서 탄소 나노 튜브(30) 회수를 마친 합성기판(10)은 다시 촉매 도포부(500)로 이동되어, 촉매 도포 후 카세트(420)의 제 1지지부(422a)에 수납된다. 반응 챔버(100)에서 공정을 마친 합성기판(10)들은 카세트의 제 2지지부(422b)에 수납된 후 앞에서 서술한 과정을 반복하여 실시하게 된다. After the recovery of the carbon nanotubes 30 from the recovery unit 600, the synthetic substrate 10 is moved to the catalyst applying unit 500 again and is stored in the first support part 422a of the cassette 420 after the catalyst application. After completing the process in the reaction chamber 100, the synthetic substrates 10 are stored in the second support portion 422b of the cassette, and are then repeatedly performed.

이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉, 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서, 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.The foregoing detailed description illustrates the present invention. In addition, the foregoing description merely shows and describes preferred embodiments of the present invention, and the present invention can be used in various other combinations, modifications, and environments. That is, changes or modifications may be made within the scope of the concept of the invention disclosed in this specification, the scope equivalent to the disclosed contents, and / or the skill or knowledge in the art. The above-described embodiments are for explaining the best state in carrying out the present invention, the use of other inventions such as the present invention in other state known in the art, and the specific fields of application and uses of the present invention. Various changes are also possible. Accordingly, the detailed description of the invention is not intended to limit the invention to the disclosed embodiments. Also, the appended claims should be construed to include other embodiments.

상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 작은 크기의 반응 챔버로 탄소 나노 튜브의 대량 생산이 가능하다.As described above, according to the present invention, mass production of carbon nanotubes is possible with a small reaction chamber.

또한, 본 발명에 따르면, 기판을 로딩 언로딩하는 아암은 반응로로부터 발생되는 열에 의해 변형되는 것이 방지된다. 따라서, 아암의 열변형으로 인한 기판의 로딩/언로딩 오류를 방지한다.In addition, according to the present invention, the arm for loading and unloading the substrate is prevented from being deformed by heat generated from the reactor. Thus, the loading / unloading error of the substrate due to thermal deformation of the arm is prevented.

또한, 본 발명에 따르면, 설비의 풋 프린트를 감소시킬 수 있다.In addition, according to the present invention, it is possible to reduce the footprint of the installation.

또한, 본 발명에 따르면, 탄소 나노 튜브 생성 공정시간을 단축할 수 있다. 특히, 합성기판의 로딩 및 언로딩 시간을 단축한다.In addition, according to the present invention, the carbon nanotube generation process time can be shortened. In particular, it shortens the loading and unloading time of the composite substrate.

Claims (4)

탄소 나노 튜브를 생성하는 반응 챔버에 있어서: In a reaction chamber that produces carbon nanotubes: 전면, 후면, 그리고 측면을 구비하는, 그리고 내부에 상기 합성기판상에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 수행되는 공간을 제공하는 반응로 및A reactor having a front surface, a rear surface, and a side surface, and providing a space therein in which a process for producing carbon nanotubes is performed on the synthetic substrate; 상기 반응로를 가열하는 가열부를 포함하되,Including a heating unit for heating the reactor, 상기 측면은 상기 반응로의 길이방향과 평행한 면이고,The side surface is a plane parallel to the longitudinal direction of the reactor, 합성기판의 출입이 이루어지는 출입구는 상기 측면에 제공되고,The entrance and exit of the composite substrate is provided on the side, 상기 합성기판의 출입은,Entry and exit of the composite substrate, 상기 길이방향과 수직하는 방향으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.Reaction chamber, characterized in that made in the direction perpendicular to the longitudinal direction. 제 1 항에 있어서,The method of claim 1, 상기 가열부는,The heating unit, 상기 반응로의 상부에 위치되는 상부 가열기와,An upper heater positioned above the reactor, 상기 반응로의 하부에 위치되는 하부 가열기를 포함하는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.And a bottom heater positioned at the bottom of the reactor. 제 2 항에 있어서,The method of claim 2, 상기 반응로는,The reactor, 직육면체 형상으로 제작되는 것을 특징으로 하는 반응 챔버.Reaction chamber, characterized in that produced in the shape of a cuboid. 내부에 합성기판상에 탄소나노튜브의 생성 공정이 수행되는 공간을 제공하는 반응 챔버로 기판을 로딩하는 방법에 있어서,In the method of loading the substrate into the reaction chamber to provide a space for the carbon nanotube generation process is performed on the synthetic substrate therein, 상기 기판의 로딩은,The loading of the substrate, 상기 반응 챔버의 측면들 중 길이가 긴 측면에 제공되는 출입구를 통해 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 로딩 방법.A substrate loading method, characterized in that through the entrance provided on the long side of the side of the reaction chamber.
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