KR100841341B1 - Equipment for producting carbon nano tube - Google Patents

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KR100841341B1
KR100841341B1 KR1020070013131A KR20070013131A KR100841341B1 KR 100841341 B1 KR100841341 B1 KR 100841341B1 KR 1020070013131 A KR1020070013131 A KR 1020070013131A KR 20070013131 A KR20070013131 A KR 20070013131A KR 100841341 B1 KR100841341 B1 KR 100841341B1
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황호수
김형준
장석원
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세메스 주식회사
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Abstract

Equipment for producing a carbon nano tube is provided to improve throughput in production of carbon nano tube with vertically installed reaction chambers within a narrow space. Equipment for producing a carbon nano tube comprises a plurality of reaction chambers(100) in which the carbon nano tube is produced on a synthetic substrate, and a main processing unit(X1) having a first transfer unit for loading and unloading of the synthetic substrate to/from the reaction chamber. The reaction chamber comprises a vertical reaction tube providing a space for producing the carbon nano tube, a heating unit(120) heating the vertical reactor, a boat on which the synthetic substrate is placed in multiple steps, and disposed below the vertical reactor, and a lifting unit for loading the boat into the space within the vertical reactor, or unloading the boat outside the vertical reactor.

Description

탄소나노튜브 생산 설비{ EQUIPMENT FOR PRODUCTING CARBON NANO TUBE}Carbon Nanotube Production Equipment {EQUIPMENT FOR PRODUCTING CARBON NANO TUBE}

도 1은 본 발명에 따른 탄소 나노 튜브의 생성 설비의 구성도이다.1 is a block diagram of a production facility of carbon nanotubes according to the present invention.

도 2는 본 발명에서 메인 처리부를 보여주는 사시도이다.Figure 2 is a perspective view showing a main processing unit in the present invention.

도 3은 본 발명에서 메인 처리부를 보여주는 평면도이다.3 is a plan view showing a main processing unit in the present invention.

도 4는 본 발명에서 메인 처리부를 보여주는 정면도이다.Figure 4 is a front view showing a main processing unit in the present invention.

도 5a는 보트가 합성기판의 로딩/언로딩을 위해 스테이션부에서 대기하고 있는 상태를 보여주는 도면이다.FIG. 5A is a view showing a state in which a boat is waiting in a station unit for loading / unloading a composite substrate.

도 5b는 보트가 수직 반응로의 생성공간으로 로딩된 상태를 보여주는 도면이다.5B is a view showing a state in which the boat is loaded into the production space of the vertical reactor.

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

1 : 설비 x1 : 메인 처리부1 facility x1: main processing unit

X2 : 기판 보관부 X3 : 전후처리부X2: Substrate storage part X3: Post-processing part

100 : 반응챔버 200 : 제1이송장치100: reaction chamber 200: first transfer device

300 : 스테이션부 500 : 촉매 도포장치300: station 500: catalyst coating device

600 : 회수장치 700 : 제 2이송장치 600: recovery device 700: second transfer device

본 발명은 탄소 나노 튜브의 대량 생산을 의한 탄소나노튜브 생산 자동화 설비에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 탄소 나노 튜브의 합성이 진행되는 설비에 관한 것이다. The present invention relates to a carbon nanotube production automation facility by mass production of carbon nanotubes, and more particularly, to a facility for synthesizing carbon nanotubes.

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 성질을 가진다. 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 적용 가능하다.Carbon nanotubes have properties that can exhibit metallic conductivity or semiconductor conductivity depending on their structure. As a material, it can be widely applied to various technical fields, and it is attracting attention as a new material of the future. For example, carbon nanotubes can be applied 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 수평형 반응관에서 합성되는데, 반응기가 수평으로 위치하다 보니 수평 길이만큼의 스토로크(stroke)를 지니는 이송로봇이 필요로 하여, 전체적으로 시스템의 풋 프린트가 증가하고, 고온에서 스토로크가 클수록 로봇의 처짐 현상이 발생할 뿐만 아니라, 구동부의 메카니즘도 복잡하게 되는 문제점들이 발생되었다. These carbon nanotubes are synthesized in a horizontal reaction tube, which requires a transfer robot with a horizontal stroke of the reactor because the reactor is positioned horizontally, resulting in an increase in the overall footprint of the system and storage at high temperatures. The larger the lock, the more the deflection phenomenon of the robot occurs, the more complicated the mechanism of the drive unit has arisen.

본 발명은 풋 프린트를 줄일 수 있는 탄소나노튜브 합성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a carbon nanotube synthesis apparatus that can reduce the footprint.

또한, 본 발명은 합성기판 이송을 위한 이송로봇의 스토로크가 짧은 탄소나노튜브 합성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a carbon nanotube synthesizing apparatus having a short stroke of a transfer robot for transferring a composite substrate.

좁은 공간에 복수의 반응 챔버들이 설치될 수 있는 탄소나노튜브 합성장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a carbon nanotube synthesis apparatus in which a plurality of reaction chambers can be installed in a narrow space.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 탄소 나노 튜브를 생성하는 설비는 합성기판에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 이루어지는 반응 챔버와; 상기 반응 챔버에/로부터 합성기판을 로딩/언로딩시키기 위한 제1이송장치를 포함하는 메인 처리부를 갖되; 상기 반응 챔버는 탄소나노튜브의 생성공간을 제공하는 수직 반응로; 상기 수직 반응로를 가열하는 가열부; 상기 수직 반응로 아래에 위치되며, 합성기판이 다단으로 놓여지는 보트; 및 상기 보트를 상기 수직 반응로의 생성공간 안으로/밖으로 로딩/언로딩시키기 위한 승강장치를 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, a facility for producing carbon nanotubes comprises: a reaction chamber in which a process for producing carbon nanotubes is made on a synthetic substrate; A main processor comprising a first transfer device for loading / unloading a composite substrate into / from the reaction chamber; The reaction chamber is a vertical reactor for providing a space for producing carbon nanotubes; A heating unit for heating the vertical reactor; A boat positioned below the vertical reactor, in which a composite substrate is placed in multiple stages; And a hoist for loading / unloading the boat into / out of the production space of the vertical reactor.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 탄소 나노 튜브 생성 설비는 상기 반응챔버를 복수개 구비하며, 상기 반응챔버들은 상기 제1이송장치를 중심으로 사방에 배치된다.According to an embodiment of the present invention, the carbon nanotube generating apparatus includes a plurality of reaction chambers, and the reaction chambers are disposed all around the first transfer device.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 승강장치는 구동부; 상기 구동부에 의해 승강되며, 상기 보트를 지지하는 지지대; 및 상기 지지대에 설치되며 상기 수직 반응로와의 밀봉을 위한 시일캡을 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the elevating device includes a drive unit; A support lifted by the driving unit and supporting the boat; And it is installed on the support and includes a seal cap for sealing with the vertical reactor.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 탄소 나노 튜브 생성 설비는 상기 메인 처리부로 로딩되는 합성기판에 대한 전처리 공정과, 상기 메인 처리부로부터 언로딩 되는 합성기판에 대한 후처리 공정을 수행하는 전후 처리부를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the carbon nanotube generating apparatus further includes a pre- and post-treatment unit performing a pretreatment process on the synthetic substrate loaded into the main processing unit and a post-treatment process on the synthetic substrate unloaded from the main processing unit. Include.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전후 처리부는 합성기판에 촉매를 도포하는 촉매 도포장치; 합성 기판 상에 생성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 회수장치; 및 상기 회수장치와, 상기 촉매 도포장치 간의 합성기판 이송을 담당하는 제2이송장치를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the before and after treatment portion is a catalyst coating device for applying a catalyst to a synthetic substrate; A recovery device for recovering the carbon nanotubes produced on the synthetic substrate; And a second transfer device in charge of transferring the synthetic substrate between the recovery device and the catalyst coating device.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 메인 처리부와 상기 전후 처리부는 기판 보관부를 통해 연결된다.According to an embodiment of the present invention, the main processing unit and the front and rear processing unit are connected through a substrate storage unit.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 보관부에는 상기 메인 처리부에서 처리될 합성기판들이 대기하고 상기 메인 처리부에서 처리되어 상기 전후 처리부로 이송될 합성기판들이 대기한다.According to an embodiment of the present invention, the substrate storage unit waits for the composite substrates to be processed in the main processing unit and the composite substrates to be processed and transferred to the front and rear processing unit in the main processing unit.

상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 특징에 의하면, 탄소 나노 튜브를 생성하는 설비는 합성기판에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 이루어지는 메인 처리부와; 상기 메인 처리부로 로딩되는 합성기판에 대한 전처리 공정과, 상기 메인 처리부로부터 언로딩되는 합성기판에 대한 후처리 공정을 수행하는 전후 처리부를 포함하되; 상기 메인 처리부는 탄소나노튜브의 생성공간을 제공하는 그리고 개방된 개구를 갖는 수직 반응로; 상기 수직 반응로의 개구를 통해 상기 생성공간으로 합성기판들이 수납된 보트를 로딩시키기 위한 승강장치가 구비된 복수의 반응 챔버들을 포함한다.According to a feature of the present invention for achieving the above object, the facility for producing carbon nanotubes comprises: a main processing unit in which carbon nanotubes are produced on a synthetic substrate; It includes a pre-treatment step for performing a pre-treatment process for the synthetic substrate loaded into the main processing unit, and a post-treatment process for the composite substrate unloaded from the main processing unit; The main processing section includes a vertical reactor having an open opening and providing a space for producing carbon nanotubes; And a plurality of reaction chambers provided with a lifting device for loading a boat in which synthetic substrates are stored into the production space through the opening of the vertical reactor.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 수직 반응로는 상단에 상기 생성공간으로 소스가스 공급을 위한 노즐부가 장착되며, 하단에 상기 생성공간의 소스가스를 배 기하는 배기라인이 연결된다.According to an embodiment of the present invention, the vertical reactor is equipped with a nozzle unit for supplying the source gas to the production space at the top, the exhaust line is connected to the exhaust gas source of the production space at the bottom.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 메인 처리부는 상기 보트에/로부터 합성기판을 로딩/언로딩시키기 위한 제1이송장치를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the main processing unit further includes a first transfer device for loading / unloading a composite substrate into / from the boat.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 탄소 나노 튜브 생성 설비는 상기 메인 처리부에서 처리될 합성기판들이 대기하고 상기 메인 처리부에서 처리되어 상기 전후 처리부로 이송될 합성기판들이 대기하는 기판 보관부를 더 포함한다.According to an embodiment of the present invention, the carbon nanotube generating apparatus further includes a substrate storage unit waiting for synthetic substrates to be processed in the main processing unit and synthetic substrates to be processed and transferred to the front and rear processing unit in the main processing unit.

본 발명의 실시예에 따르면, 상기 메인 처리부와 상기 전후 처리부는 상기 기판 보관부를 통해 연결된다.According to an embodiment of the present invention, the main processing unit and the front and rear processing unit are connected through the substrate storage unit.

예컨대, 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공된 것이다. 따라서, 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.For example, embodiments of the present invention may be modified in various forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited by the embodiments described below. This example is provided to more completely explain the present invention to those skilled in the art. Accordingly, the shapes of elements in the drawings and the like are exaggerated to emphasize clearer explanations.

이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5b를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명은 자동화 및 대량 생산이 가능한 탄소 나노 튜브 생산 시스템(1)을 제공한다. Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. 1 to 5B. The present invention provides a carbon nanotube production system 1 capable of automated and mass production.

도 1은 본 발명의 탄소 나노 튜브 생산 시스템의 일 예를 개략적으로 보여주는 구성도이다. 도 2 내지 도 4는 본 발명에서 메인 처리부를 보여주는 도면들이다. 1 is a schematic view showing an example of a carbon nanotube production system of the present invention. 2 to 4 are views showing a main processing unit in the present invention.

도 1을 참조하면, 시스템(1)은 메인 처리부(x1), 기판 보관부(x2) 그리고 전 후처리부(x3)를 포함한다. Referring to FIG. 1, the system 1 includes a main processor x1, a substrate storage unit x2, and a pre-treatment unit x3.

메인 처리부(x1)는 합성 기판(10) 상에 탄소 나노 튜브를 생성하는 공정을 수행한다. 그리고, 전후 처리부(x3)는 메인 처리부(x1)로/로부터 로딩/언로딩되는 합성기판(10)에 대한 전처리 공정 및 후처리 공정을 수행한다. 전처리 공정 및 후처리 공정은 기판에 촉매를 도포하는 공정, 또는 합성 기판 상에 생성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 공정 등을 포함한다.The main processor x1 performs a process of generating carbon nanotubes on the composite substrate 10. In addition, the front and rear processing unit x3 performs a pretreatment process and a post-treatment process on the synthetic substrate 10 loaded / unloaded to / from the main processing unit x1. The pretreatment process and the aftertreatment process include a process of applying a catalyst to a substrate, a process of recovering carbon nanotubes produced on a synthetic substrate, and the like.

여기서, 합성기판(10)은 탄소 나노 튜브의 합성이 이루어지는 기저판(base plate)으로서 사용된다. 탄소 나노 튜브가 합성되는 합성기판(10)으로는 실리콘 웨이퍼(silicon wafer), ITO(Induim Tin Oxide) 기판, 코팅된 유리(ITO-coated glass), 소다라임 유리, 코닝 유리, 전이금속이 증착된 기판, 알루미나 등이 사용될 수 있다. 그러나 탄소 나노 튜브를 합성(성장,생성)시키기에 충분한 강성을 가진다면 합성 기판은 상술한 종류의 기판 외에 다양한 종류가 사용될 수 있다.Here, the synthetic substrate 10 is used as a base plate on which the carbon nanotubes are synthesized. The composite substrate 10 on which the carbon nanotubes are synthesized includes a silicon wafer, an induim tin oxide (ITO) substrate, coated glass (ITO-coated glass), soda-lime glass, corning glass, and a transition metal. Substrates, alumina and the like can be used. However, as long as it has sufficient rigidity for synthesizing (growing, producing) carbon nanotubes, various kinds of synthetic substrates may be used in addition to the above-described substrates.

도 2 내지 도 4를 참조하면, 메인 처리부(x1)는 3개의 반응챔버(100)와, 제1이송장치(200) 그리고 스테이션부(300)를 포함한다. 메인 처리부(x1)는 반응챔버(100)들이 제1이송장치(200) 주변에 수직하게 설치됨으로써 설비 면적 및 설비 폭을 획기적으로 축소할 수 있는 각별한 효과를 갖는다. 특히, 하나의 제1이송장치(200)가 3개의 반응챔버(100)에서의 합성기판의 로딩과 언로딩을 책임지기 때문에 보다 효율적으로 공정을 진행할 수 있다. 2 to 4, the main processing unit x1 includes three reaction chambers 100, a first transfer device 200, and a station unit 300. The main processing unit (x1) has a special effect that the reaction chamber 100 is installed vertically around the first transfer device 200 can significantly reduce the equipment area and equipment width. In particular, since the first transfer device 200 is responsible for loading and unloading the composite substrate in the three reaction chambers 100, the process can be performed more efficiently.

스테이션부(300)는 제1이송장치(200)와 반응챔버(100)들 간의 합성기판 이송 과정에서 합성기판이 대기 중에 노출되는 것을 방지하기 위하여 외부와 밀폐된 공 간을 제공한다. 스테이션부(300)에는 제1이송장치(200)와 반응챔버(100)의 보트(130) 등이 위치된다. 스테이션부(300)의 상부에는 반응챔버(100)의 수직 반응로(110)가 설치되며, 당연히 수직 반응로(110)의 개구는 스테이션부(300) 내부와 연결된다. The station unit 300 provides a space sealed to the outside in order to prevent the composite substrate from being exposed to the atmosphere during the transfer of the composite substrate between the first transfer device 200 and the reaction chamber 100. In the station 300, the first transfer device 200 and the boat 130 of the reaction chamber 100 are positioned. A vertical reactor 110 of the reaction chamber 100 is installed above the station unit 300, and of course, the opening of the vertical reactor 110 is connected to the inside of the station unit 300.

스테이션부(300)에는 그 내부로 질소, 아르곤 등과 같은 불활성가스가 공급될 수 있다. 불활성 가스는 스테이션부(300) 내부에 공기(특히, 산소)를 제거하고 스테이션부(300) 내부를 비활성 가스 분위기를 유지한다. 이는 스테이션부(300) 내에 보트(130)로부터 합성기판(10)이 언로딩될 때, 합성기판(10) 상에 생성된 고온의 탄소 나노 튜브가 산소와 접촉되는 것을 방지한다. The station 300 may be supplied with an inert gas such as nitrogen, argon, or the like. The inert gas removes air (particularly oxygen) inside the station unit 300 and maintains an inert gas atmosphere inside the station unit 300. This prevents the high temperature carbon nanotubes generated on the composite substrate 10 from coming into contact with oxygen when the composite substrate 10 is unloaded from the boat 130 in the station unit 300.

도 5a를 참조하면, 반응 챔버(100)들은 제1이송장치(200)를 사이에 두고 설치된다. 반응 챔버(100)는 수직 반응로(vertical reaction tube)(110), 가열부(120), 보트(130) 그리고 승강장치(140)를 포함한다. 수직 반응로(110)는 석영(quartz) 또는 그라파이트(graphite) 등과 같이 열에 강한 재질로 이루어지며, 스테이션부(300)의 상부에 수직하게 설치된다. 수직 반응로(110)는 대체로 원통 형상으로 제공될 수 있다. 수직 반응로(110)의 상단에는 수직 반응로(110) 내부를 외부로부터 밀폐하는 플랜지(112)가 설치되며, 하단에는 보트(130)의 출입을 위한 개구를 갖는 플랜지(114)가 제공된다. 수직 반응로(110)의 생성공간에는 개구를 통해 들어온 합성기판(10)들이 적층된 보트(130)가 위치된다. 가열부(120)는 수직 반응로(110)의 외측에 설치되어 수직 반응로(110)를 공정 온도로 가열하게 된다. 가열부(120)로는 수직 반응로(110)의 외벽을 감싸도록 코일 형상을 가진 열선이 사용될 수 있다. 공정 진행 중 수직 반응로(110)는 대략 섭씨 500 - 1100도(℃)로 유지될 수 있다. Referring to FIG. 5A, the reaction chambers 100 are installed with the first transfer device 200 interposed therebetween. The reaction chamber 100 includes a vertical reaction tube 110, a heating unit 120, a boat 130, and a hoisting device 140. The vertical reactor 110 is made of a heat resistant material, such as quartz or graphite, and is vertically installed on the top of the station unit 300. The vertical reactor 110 may be provided in a generally cylindrical shape. A flange 112 for sealing the inside of the vertical reactor 110 from the outside is installed at an upper end of the vertical reactor 110, and a flange 114 having an opening for entering and exiting the boat 130 is provided at the lower end thereof. The boat 130 in which the composite substrates 10 introduced through the opening are stacked is formed in the production space of the vertical reactor 110. The heating unit 120 is installed outside the vertical reactor 110 to heat the vertical reactor 110 to a process temperature. As the heating part 120, a heating wire having a coil shape may be used to surround the outer wall of the vertical reactor 110. During the process, the vertical reactor 110 may be maintained at approximately 500-1100 degrees Celsius.

수직 반응로(110)의 상단에 설치되는 플랜지(112)에는 가스공급부(미도시됨)로부터 공급되는 소스가스가 주입되는 가스유입포트(118)가 장착된다. 소스가스로는 주로 아세틸렌, 에틸렌, 메탄, 벤젠, 크실렌, 일산화탄소 및 이산화탄소로 이루어지는 그룹에서 선택된 적어도 하나가 사용될 수 있다. 상기 소스 가스는 열분해에 의해 라디칼로 분해되며 이 라디칼들이 합성기판위에 도포된 촉매와 반응하여 탄소나노튜브를 합성한다. 수직 반응로(110)의 하단에 설치되는 플랜지(114)에는 반응 후 수직 반응로(110) 내부의 잔류 가스 배출을 위한 가스배기포트(119)가 장착된다. The flange 112 installed at the upper end of the vertical reactor 110 is equipped with a gas inlet port 118 into which source gas supplied from a gas supply unit (not shown) is injected. As the source gas, at least one selected from the group consisting mainly of acetylene, ethylene, methane, benzene, xylene, carbon monoxide and carbon dioxide may be used. The source gas is decomposed into radicals by pyrolysis, and the radicals react with a catalyst applied on a synthetic substrate to synthesize carbon nanotubes. The flange 114 installed at the bottom of the vertical reactor 110 is equipped with a gas exhaust port 119 for discharging residual gas inside the vertical reactor 110 after the reaction.

본 실시예에서는 탄화수소를 열분해 하여 탄소 나노 튜브를 생산하는 열분해법(pyrolysis of hydrocarbon)이 적용된 구조를 가진 반응 챔버(100)를 예를 들어 설명하였으나, 이는 하나의 예에 불과하며, 본 발명의 시스템(1)은 레이저증착법, 플라즈마 화학 기상 증착법, 열화학 기상증착법, 플레임(flame) 합성방법 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 has been described as an example, but this is only one example, and the system of the present invention. In (1), a reaction chamber having a structure to which various production methods such as laser deposition, plasma chemical vapor deposition, thermochemical vapor deposition, and flame synthesis can be applied can be used.

보트(130)는 합성기판(10)이 다단으로 놓여질 수 있는 슬롯들을 갖는다. 보트(130)는 수직 반응로(110)의 개구 아래에 해당되는 스테이션부(300) 내부에서 대기하게 된다. 보트(130)는 승강장치(140)에 의해 수직 반응로의 생성공간 안으로/밖으로 로딩/언로딩된다. The boat 130 has slots in which the composite substrate 10 can be placed in multiple stages. The boat 130 waits inside the station 300 corresponding to the opening of the vertical reactor 110. The boat 130 is loaded / unloaded into / out of the production space of the vertical reactor by the elevator 140.

승강장치(140)는 구동부(142)와, 구동부(142)에 의해 승강되며 보트(130)를 지지하는 지지대(144) 그리고 지지대(144)에 설치되며 수직 반응로(110)의 개구를 밀봉하기 위한 시일캡(146)을 포함한다. The lifting device 140 is lifted by the driving unit 142, the driving unit 142 and installed on the support 144 supporting the boat 130 and the support 144 to seal the opening of the vertical reactor 110. It includes a seal cap 146 for.

도 5a는 보트가 합성기판의 로딩/언로딩을 위해 스테이션부에서 대기하고 있는 상태를 보여주는 도면이고, 도 5b는 보트가 수직 반응로의 생성공간으로 로딩된 상태를 보여주는 도면으로, 보트는 승강장치에 의해 수직 반응로의 생성공간으로 로딩되며, 이때 시일캡은 수직 반응로의 개구를 밀봉하게 된다. Figure 5a is a view showing a state in which the boat is waiting in the station for loading / unloading the composite substrate, Figure 5b is a view showing a state in which the boat is loaded into the production space of the vertical reactor, the boat is a lifting device It is loaded into the production space of the vertical reactor by the seal cap to seal the opening of the vertical reactor.

제 1이송장치(200)는 기판 보관부(x2)와 3개의 반응챔버(100)들 간의 합성기판(10) 반송을 책임진다. 제1이송장치(200)는 보트(130)로부터 일회 동작에 1장의 합성기판(10)을 반출하여 기판 보관부(x2)로 반입하거나, 또는 기판 보관부(x2)로부터 일회 동작에 1장의 합성기판(10)을 반출하여 보트(130)로 반입할 수 있는 1개의 앤드 이팩터를 구비한 암 구조를 갖는 로봇으로 구성된다. 그리고 제1이송장치(200)는 승강 및 하강이 가능하다. 제1이송장치(200)는 본 실시예에서 보여주는 구조 이외에도 통상적인 반도체(또는 평판디스플레이) 제조 공정에서 사용되는 다양한 로봇들이 사용될 수 있다. 예를 들어, 다수의 합성기판(W)을 하나의 암으로 핸들링 할 수 있는 블레이드 구조의 암을 구비한 로봇이나, 2개 이상의 암을 구비한 로봇 또는 이들을 혼합적으로 채용한 로봇 등과 같은 다양한 구조의 로봇들이 사용될 수 있다.The first transfer device 200 is responsible for conveying the composite substrate 10 between the substrate storage unit x2 and the three reaction chambers 100. The first transfer device 200 may carry out one composite substrate 10 in one operation from the boat 130 and bring it into the substrate storage unit x2 or synthesize one sheet in one operation from the substrate storage unit x2. It consists of the robot which has an arm structure with one end effector which can carry out the board | substrate 10, and can carry in to the boat 130. As shown in FIG. And the first transfer device 200 is capable of lifting and lowering. In addition to the structure shown in the present embodiment, the first transfer device 200 may use various robots used in a conventional semiconductor (or flat panel display) manufacturing process. For example, various structures such as a robot having an arm of a blade structure capable of handling a plurality of synthetic substrates W as one arm, a robot having two or more arms, or a robot employing a mixture thereof. Robots can be used.

도 1에 도시된 바와 같이, 기판 보관부(x2)는 메인 처리부(x1)와 전후 처리부(x3)를 연결하는 버퍼 공간으로, 기판 보관부(x2)는 메인 처리부(x1)에서 처리될 합성기판(10)들이 대기하고, 메인 처리부(x1)에서 처리되어 전후 처리부(x3)로 이 송될 합성기판(10)들이 대기하는 카세트(410)를 갖으며, 메인 처리부(x1) 측 출입구와 전후 처리부측 출입구는 각각 슬릿 밸브(420)에 의해 개폐된다. As shown in FIG. 1, the substrate storage unit x2 is a buffer space connecting the main processing unit x1 and the front and rear processing unit x3, and the substrate storage unit x2 is a composite substrate to be processed by the main processing unit x1. (10) has a cassette 410 is waiting, the composite substrate 10 to be processed in the main processing unit (x1) to be transferred to the front and rear processing unit (x3), the main processing unit (x1) side entrance and the front and rear processing unit side Each entrance and exit is opened and closed by the slit valve 420.

다시 도 1을 참조하면, 전후 처리부(x3)는 촉매 도포장치(500), 회수장치(600), 그리고 제 2이송장치(700)를 가진다. Referring back to FIG. 1, the front and rear processing unit x3 includes a catalyst coating device 500, a recovery device 600, and a second transfer device 700.

촉매 도포장치(500)는 합성기판(10)이 반응 챔버(100)로 로딩되기 전에 합성기판(10) 상에 촉매를 도포하는 공정을 수행한다. 회수장치(600)는 반응 챔버(100)로부터 언로딩된 합성 기판(10) 상에 생성된 탄소 나노 튜브를 합성 기판(10)으로부터 회수하는 공정을 수행한다. 제 2이송장치(700)는 기판 보관부(x2), 촉매 도포장치(500), 그리고 회수장치(600) 간에 합성기판(10)을 이송한다. 제 2이송장치(700)는 촉매 도포부(500)와 회수부(600) 사이에 위치된다.The catalyst applicator 500 performs a process of applying a catalyst on the synthetic substrate 10 before the synthetic substrate 10 is loaded into the reaction chamber 100. The recovery apparatus 600 performs a process of recovering the carbon nanotubes 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 x2, the catalyst coating device 500, and the recovery device 600. The second transfer device 700 is located between the catalyst applicator 500 and the recovery part 600.

여기서, 촉매는 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 촉매일 수 있다. The catalyst may be, for example, 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 containing such a material.

상술한 예에서는 촉매가 촉매 도포장치(500)에서 별도로 합성기판(10) 상에 도포되고, 반응 챔버(100) 내에서는 촉매가 도포된 합성기판(10) 상에 탄소나노튜브를 생성시키는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 촉매 도포부를 제거하고, 반응 챔버 내에서 촉매 및 소스가스를 공급하여 합성기판 상에 촉매 도포 및 탄소 나노 튜브의 생성이 이루어질 수 있다.In the above-described example, the catalyst is applied on the synthesis substrate 10 separately in the catalyst coating device 500, and the reaction chamber 100 generates carbon nanotubes on the synthesis substrate 10 on which the catalyst is applied. It was. Alternatively, however, the catalyst coating may be removed, and the catalyst and source gas may be supplied in the reaction chamber to apply the catalyst and generate carbon nanotubes on the synthetic substrate.

이처럼, 본 발명의 시스템에서는 3개의 반응 챔버에서 순차적으로 탄소나노튜브 합성 공정을 연속적으로 진행하기 때문에 처리량 향상을 기대할 수 있고, 그 에 따라 대량 생산이 가능한 이점이 있다. As such, in the system of the present invention, since the carbon nanotube synthesis process is sequentially performed in three reaction chambers, throughput can be expected to be improved, and thus there is an advantage in that mass production is possible.

본 발명에 의하면 반응 챔버들이 수직하게 설치되고, 제1이송장치가 반응챔버들의 합성기판 이송을 책임지기 때문에 설비 면적 및 설비 폭을 획기적으로 축소할 수 있는 각별한 효과를 갖는다. According to the present invention, since the reaction chambers are installed vertically, and the first transfer device is responsible for the transfer of the composite substrates of the reaction chambers, the reaction chambers have a special effect of drastically reducing the equipment area and the equipment width.

또한, 본 발명에 의하면, 이송장치의 스토로크가 짧아서 처짐 현상이나 메카니즘이 간단할 뿐만 아니라, 기존의 반도체 및 엘시디 공정에서 사용되는 이송장치를 사용할 수 도 있다. In addition, according to the present invention, the stroke of the transfer device is short, so that not only the deflection phenomenon and the mechanism are simple, but also the transfer device used in the existing semiconductor and LCD processes can be used.

또한, 본 발명에 의하면, 좁은 공간에 복수의 반응 챔버들이 설치될 수 있는 각별한 효과를 갖는다. In addition, according to the present invention, it has a special effect that a plurality of reaction chambers can be installed in a narrow space.

또한, 본 발명에 의하면, 탄소 나노 튜브를 대량으로 생산할 수 있다.In addition, according to the present invention, carbon nanotubes can be produced in large quantities.

Claims (12)

탄소 나노 튜브를 생성하는 설비에 있어서: In a plant that produces carbon nanotubes: 합성기판에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 이루어지는 반응 챔버와; A reaction chamber in which carbon nanotubes are produced on the synthetic substrate; 상기 반응 챔버에 합성기판을 로딩시키거나, 상기 반응챔버로부터 합성기판을 언로딩시키기 위한 제1이송장치를 포함하는 메인 처리부를 갖되;A main processing part including a first transfer device for loading a synthesis substrate into the reaction chamber or unloading the synthesis substrate from the reaction chamber; 상기 반응 챔버는 The reaction chamber 탄소나노튜브의 생성공간을 제공하는 수직 반응로; A vertical reactor providing a space for producing carbon nanotubes; 상기 수직 반응로를 가열하는 가열부;A heating unit for heating the vertical reactor; 상기 수직 반응로 아래에 위치되며, 합성기판이 다단으로 놓여지는 보트; 및 A boat positioned below the vertical reactor, in which a composite substrate is placed in multiple stages; And 상기 보트를 상기 수직 반응로의 생성공간 안으로 로딩시키거나 또는 밖으로 언로딩시키기 위한 승강장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.And a hoisting device for loading or unloading the boat into the production space of the vertical reactor. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 탄소 나노 튜브 생성 설비는The carbon nanotube generation facility 상기 반응챔버를 복수개 구비하며, It is provided with a plurality of reaction chamber, 상기 반응챔버들은 상기 제1이송장치를 중심으로 사방에 배치되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.The reaction chambers are carbon nanotube production facility, characterized in that arranged around the first transfer device in all directions. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 승강장치는 The lifting device 구동부;A drive unit; 상기 구동부에 의해 승강되며, 상기 보트를 지지하는 지지대; 및A support lifted by the driving unit and supporting the boat; And 상기 지지대에 설치되며 상기 수직 반응로와의 밀봉을 위한 시일캡을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.Carbon nanotube production equipment, characterized in that installed on the support and comprises a seal cap for sealing with the vertical reactor. 제1항에 있어서, The method of claim 1, 상기 탄소 나노 튜브 생성 설비는 The carbon nanotube generation facility 상기 메인 처리부로 로딩되는 합성기판에 대한 전처리 공정과, 상기 메인 처리부로부터 언로딩되는 합성기판에 대한 후처리 공정을 수행하는 전후 처리부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.And a pre- and post-treatment unit for performing a pretreatment process on the synthetic substrate loaded into the main processing unit and a post-treatment process on the synthetic substrate unloaded from the main processing unit. 제4항에 있어서, The method of claim 4, wherein 상기 전후 처리부는 The front and rear processing unit 합성기판에 촉매를 도포하는 촉매 도포장치;A catalyst coating device for applying a catalyst to a synthetic substrate; 합성 기판 상에 생성된 탄소 나노 튜브를 회수하는 회수장치; 및A recovery device for recovering the carbon nanotubes produced on the synthetic substrate; And 상기 회수장치와, 상기 촉매 도포장치 간의 합성기판 이송을 담당하는 제2이송장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.And a second transfer device for transferring the synthetic substrate between the recovery device and the catalyst coating device. 제5항에 있어서, The method of claim 5, 상기 메인 처리부와 상기 전후 처리부는 기판 보관부를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.And the main processing unit and the front and rear processing unit are connected through a substrate storage unit. 제6항에 있어서, The method of claim 6, 상기 기판 보관부에는 The substrate storage portion 상기 메인 처리부에서 처리될 합성기판들이 대기하고 상기 메인 처리부에서 처리되어 상기 전후 처리부로 이송될 합성기판들이 대기하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.And the composite substrates to be processed in the main processing unit and the synthetic substrates to be processed in the main processing unit and transferred to the front and rear processing unit. 탄소 나노 튜브를 생성하는 설비에 있어서: In a plant that produces carbon nanotubes: 합성기판에 탄소 나노 튜브의 생성 공정이 이루어지는 메인 처리부와;A main processing unit which generates a carbon nanotube on a synthetic substrate; 상기 메인 처리부로 로딩되는 합성기판에 대한 전처리 공정과, 상기 메인 처리부로부터 언로딩되는 합성기판에 대한 후처리 공정을 수행하는 전후 처리부를 포함하되;It includes a pre-treatment step for performing a pre-treatment process for the synthetic substrate loaded into the main processing unit, and a post-treatment process for the composite substrate unloaded from the main processing unit; 상기 메인 처리부는The main processing unit 탄소나노튜브의 생성공간을 제공하는 그리고 개방된 개구를 갖는 수직 반응로; 상기 수직 반응로의 개구를 통해 상기 생성공간으로 합성기판들이 수납된 보트를 로딩시키기 위한 승강장치가 구비된 복수의 반응 챔버들을 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.A vertical reactor which provides a space for producing carbon nanotubes and has an open opening; And a plurality of reaction chambers provided with a hoisting device for loading a boat containing synthetic substrates into the production space through the opening of the vertical reactor. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 수직 반응로는 상단에 상기 생성공간으로 소스가스 공급을 위한 노즐부가 장착되며, 하단에 상기 생성공간의 소스가스를 배기하는 배기라인이 연결되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.The vertical reactor is equipped with a nozzle unit for supplying the source gas to the production space at the top, the carbon nanotube production facility, characterized in that connected to the exhaust line for exhausting the source gas of the production space at the bottom. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 메인 처리부는The main processing unit 상기 보트에 합성기판을 로딩시키거나 상기 보트로부터 합성기판을 언로딩시키기 위한 제1이송장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.And a first transfer device for loading the boat onto the boat or unloading the boat from the boat. 제8항에 있어서,The method of claim 8, 상기 탄소 나노 튜브 생성 설비는The carbon nanotube generation facility 상기 메인 처리부에서 처리될 합성기판들이 대기하고 상기 메인 처리부에서 처리되어 상기 전후 처리부로 이송될 합성기판들이 대기하는 기판 보관부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.And a substrate storage unit waiting for the synthetic substrates to be processed in the main processing unit and waiting for the synthetic substrates to be processed and transferred to the front and rear processing unit in the main processing unit. 제11항에 있어서,The method of claim 11, 상기 메인 처리부와 상기 전후 처리부는 상기 기판 보관부를 통해 연결되는 것을 특징으로 하는 탄소 나노 튜브 생성 설비.And the main processing unit and the front and rear processing unit are connected through the substrate storage unit.
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