KR20230035447A - Method and processing system for controlling a thickness of a ceramic layer on a substrate - Google Patents
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Abstract
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법은, 전면과 뒷면을 갖는 기판을 제공하는 단계 ― 기판은 전면 및 뒷면 중 적어도 하나 상에 세라믹 층으로 코팅됨 ―, 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에 이온화 방사선을 가하는 단계, 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에서 방출된 방사를 검출하는 단계, 및 검출된 방사에 기초하여 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하는 단계를 포함한다. 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 처리 시스템은, 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)을 향해 이온화 방사선을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 방사선 유닛; 적어도 하나의 방사선 유닛 내의 제1 포지션(S1)에 배열되는 적어도 제1 센서 ― 적어도 제1 센서는 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에서 방출된 방사를 검출하도록 구성됨 ―, 및 검출된 방사에 기초하여 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함한다.A method for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate includes providing a substrate having a front side and a back side, the substrate being coated with a ceramic layer on at least one of the front side and the back side, comprising at least a first position (L1) of the ceramic layer ), detecting radiation emitted at at least a first position (L1) of the ceramic layer in response to the ionizing radiation, and based on the detected radiation, ceramic at least at the first position (L1). Evaluating the thickness of the layer. A processing system for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate includes at least one radiation unit configured to emit ionizing radiation toward at least a first position (L1) of the ceramic layer; at least a first sensor arranged at a first position (S1) in the at least one radiation unit, the at least first sensor configured to detect radiation emitted at at least a first position (L1) of the ceramic layer in response to the ionizing radiation; , and at least one controller configured to evaluate the thickness of the ceramic layer in at least the first position (L1) based on the detected radiation.
Description
[0001] 본 개시내용의 실시예들은 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법 및 처리 시스템에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 보다 구체적으로는, 기판 상에 증착된 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 이온화 방사선 방법 및 이온화 방사선 시스템에 관한 것이다. 본 개시내용의 실시예들은 배터리들, 연료 전지들 및 축전지들과 같은 전기 화학 에너지 저장 디바이스들의 컴포넌트, 보다 구체적으로는 분리판, 전해질, 캐소드 및 애노드로 이루어진 그룹으로부터 선택된 컴포넌트들 중 적어도 하나를 제조하기 위한 방법 및 처리 시스템에 관한 것이다.[0001] Embodiments of the present disclosure relate to a method and processing system for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate. Embodiments of the present disclosure relate more specifically to an ionizing radiation method and ionizing radiation system for controlling the thickness of a ceramic layer deposited on a substrate. Embodiments of the present disclosure manufacture a component of electrochemical energy storage devices such as batteries, fuel cells and accumulators, more specifically at least one of the components selected from the group consisting of a separator, an electrolyte, a cathode and an anode. It relates to a method and processing system for doing so.
[0002] 기판 상에서의 세라믹 층 증착을 위한 기술들은 예를 들어, 인쇄 증착, 스퍼터 증착, 열 증발 및 화학 기상 증착을 포함한다. 스퍼터 증착 프로세스는 기판 상에 전도 재료 또는 절연 재료 층과 같은 재료 층을 증착하는 데 사용될 수 있다. 세라믹 코팅된 재료들은 여러 응용들 및 여러 기술 분야들에서 사용될 수 있다. 예컨대, 하나의 응용은 이를테면, 배터리, 연료 전지 디바이스들 및 축전지들에 대한 전기 화학 에너지 저장 분야에 있다. 추가로, 분리판들에 대한 기판들은 흔히 PVD(physical vapor deposition), 예컨대 스퍼터 증착 프로세스 또는 CVD(chemical vapor deposition)에 의해 세라믹 코팅된다. 추가 응용들은 캐소드들, 애노드들, 전해질들 등을 포함한다.[0002] Techniques for depositing a ceramic layer on a substrate include, for example, print deposition, sputter deposition, thermal evaporation, and chemical vapor deposition. A sputter deposition process may be used to deposit a layer of material, such as a layer of conductive or insulating material, on a substrate. Ceramic coated materials can be used in many applications and fields of technology. For example, one application is in the field of electrochemical energy storage, such as for batteries, fuel cell devices and accumulators. Additionally, the substrates for the separators are often ceramic coated by physical vapor deposition (PVD), such as a sputter deposition process or chemical vapor deposition (CVD). Additional applications include cathodes, anodes, electrolytes, and the like.
[0003] 기판 상의 세라믹 층의 두께는 또한 기판 상의 세라믹 층의 균일성으로서 이해될 수 있다. 두께는 흔히 기판의 길이에 따라 변할 수 있다. 이러한 두께 변화는 증착률, 기판이 하나의 모듈에서 다른 모듈로 안내되는 속도, 반응성 가스의 가스 흐름의 양 및/또는 배향, 또는 증발 및/또는 인가된 플라즈마 전력 등과 같은 서로 다른 파라미터들에 의해 쉽게 영향을 받을 수 있다.[0003] The thickness of a ceramic layer on a substrate can also be understood as the uniformity of the ceramic layer on the substrate. The thickness can often vary along the length of the substrate. This change in thickness is readily dictated by different parameters such as deposition rate, rate at which the substrate is guided from one module to another, amount and/or direction of the gas flow of the reactive gas, or evaporation and/or applied plasma power, etc. can be affected
[0004] 기판 상에 증착된 세라믹 층의 균일성을 제어하기 위해, UV 광 기술들, 유도 전류 기술들 또는 광학 기술들과 같은 여러 일반적인 기술들이 적용될 수 있다. 이러한 기술들은 기판 및 세라믹 층의 성질 및/또는 특성들에 의존하며, 일반화되지 않을 수 있다. 예컨대, 이러한 기술들은 매우 투명한 세라믹 층으로 코팅된 불투명 및/또는 무반사 기판에 사용되지 않을 수 있다.[0004] In order to control the uniformity of the ceramic layer deposited on the substrate, several common techniques can be applied, such as UV light techniques, induced current techniques or optical techniques. These techniques depend on the nature and/or properties of the substrate and ceramic layer and may not be generalized. For example, these techniques may not be used for opaque and/or anti-reflective substrates coated with highly transparent ceramic layers.
[0005] 위의 내용을 고려하여, 당해 기술분야의 문제점들 중 적어도 일부를 극복하는 방법들 및 시스템들이 유리하다. 본 개시내용은 특히, 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법들 및 시스템들을 제공하는 것, 특히 당해 기술분야의 문제점들 중 적어도 일부를 극복하는 전기 화학 디바이스의 컴포넌트들 중 적어도 하나를 제조하기 위한 진공 처리 시스템들 및 진공 처리 방법들을 제공하는 것을 목표로 한다.[0005] In view of the above, methods and systems that overcome at least some of the problems in the art are advantageous. The present disclosure is directed, inter alia, to providing methods and systems for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate, in particular to manufacture at least one of the components of an electrochemical device that overcomes at least some of the problems in the art. It aims to provide vacuum processing systems and vacuum processing methods for
[0006] 위의 내용을 고려하여, 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법 및 처리 시스템이 제공된다. 또한, 전기 화학 디바이스들의 컴포넌트를 제조하기 위한 진공 처리 시스템 및 진공 처리 방법이 제공된다. 본 개시내용의 추가 양상들, 이점들 및 특징들은 청구항들, 상세한 설명 및 첨부 도면들로부터 명백하다.[0006] In view of the above, a method and processing system for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate is provided. Also provided are vacuum processing systems and vacuum processing methods for manufacturing components of electrochemical devices. Further aspects, advantages and features of the present disclosure are apparent from the claims, detailed description and accompanying drawings.
[0007] 본 개시내용의 한 양상에 따르면, 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법이 제공된다. 이 방법은 전면과 뒷면을 갖는 기판을 제공하는 단계를 포함한다. 추가로, 기판은 전면 및 뒷면 중 적어도 하나 상에 세라믹 층으로 코팅된다. 이 방법은 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에 이온화 방사선을 가하는 단계를 더 포함한다. 추가로, 이 방법은 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에서 방출된 방사를 검출하는 단계를 포함한다. 이 방법은 검출된 방사에 기초하여 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하는 단계를 더 포함한다.[0007] According to one aspect of the present disclosure, a method for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate is provided. The method includes providing a substrate having a front side and a back side. Additionally, the substrate is coated with a ceramic layer on at least one of the front side and the back side. The method further includes applying ionizing radiation to at least a first position (L1) of the ceramic layer. Additionally, the method includes detecting radiation emitted in at least a first position (L1) of the ceramic layer in response to the ionizing radiation. The method further includes estimating the thickness of the ceramic layer at least in the first position (L1) based on the detected radiation.
[0008] 본 개시내용의 추가 양상에 따르면, 이 방법은 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에 이온화 방사선을 가하는 단계를 더 포함한다. 추가로, 적어도 제2 포지션(L2)은 적어도 제1 포지션(L1)과 다르다. 또한, 이 방법은 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에서 방출된 방사를 검출하는 단계를 포함한다. 이 방법은 검출된 방사에 기초하여 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하는 단계를 더 포함한다.[0008] According to a further aspect of the present disclosure, the method further includes applying ionizing radiation to at least a second position (L2) of the ceramic layer. Additionally, at least the second position L2 differs from the at least first position L1. The method also includes detecting radiation emitted in at least a second position (L2) of the ceramic layer in response to the ionizing radiation. The method further includes estimating the thickness of the ceramic layer at least in the second position (L2) based on the detected radiation.
[0009] 본 개시내용의 추가 양상에 따르면, 이 방법은 제1 포지션(L1)에서의 두께를 제2 포지션에서의 두께와 비교하는 단계를 포함한다. 이 방법은 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께와 비교하는 단계를 더 포함한다. 추가로, 이 방법은 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께로 조정하는 단계를 포함한다.[0009] According to a further aspect of the present disclosure, the method includes comparing the thickness at the first position L1 to the thickness at the second position. The method further includes comparing the thickness of the ceramic layer in the first position (L1) to the thickness of the ceramic layer in the second position (L2). Additionally, the method includes adjusting the thickness of the ceramic layer in at least the first position (L1) to the thickness of the ceramic layer in at least the second position (L2).
[0010] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 처리 시스템이 제공된다. 처리 시스템은 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)을 향해 이온화 방사선을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 방사선 유닛을 포함한다. 처리 시스템은 적어도 하나의 방사선 유닛 내의 제1 포지션(S1)에 배열된 적어도 제1 센서를 더 포함한다. 추가로, 적어도 제1 센서는 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 제1 포지션(L1)에서 방출된 방사를 검출하도록 구성된다. 처리 시스템은 검출된 방사에 기초하여 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 더 포함한다.[0010] According to another aspect of the present disclosure, a processing system for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate is provided. The treatment system comprises at least one radiation unit configured to emit ionizing radiation towards at least a first position (L1) of the ceramic layer. The processing system further comprises at least a first sensor arranged at a first position S1 in the at least one radiation unit. Additionally, at least the first sensor is configured to detect radiation emitted at the first position (L1) of the ceramic layer in response to the ionizing radiation. The processing system further includes at least one controller configured to evaluate the thickness of the ceramic layer in at least the first position (L1) based on the detected radiation.
[0011] 본 개시내용의 추가 양상에 따르면, 처리 시스템은 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)을 향해 이온화 방사선을 방출하도록 추가로 구성된 적어도 하나의 방사선 유닛을 포함한다. 처리 시스템은 적어도 하나의 방사선 유닛 내의 제2 포지션(S2)에 배열된 적어도 제2 센서를 더 포함한다. 추가로, 적어도 제2 센서는 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 제2 포지션(L2)에서 방출된 방사를 검출하도록 구성된다. 처리 시스템은 검출된 방사에 기초하여 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하도록 추가로 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함한다.[0011] According to a further aspect of the present disclosure, the treatment system comprises at least one radiation unit further configured to emit ionizing radiation towards at least the second position (L2) of the ceramic layer. The processing system further comprises at least a second sensor arranged at a second position S2 in the at least one radiation unit. Additionally, at least the second sensor is configured to detect radiation emitted at the second position (L2) of the ceramic layer in response to the ionizing radiation. The processing system includes at least one controller further configured to evaluate the thickness of the ceramic layer in at least the second position (L2) based on the detected radiation.
[0012] 본 개시내용의 추가 양상에 따르면, 처리 시스템은 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께와 비교하도록 구성된 적어도 하나의 제어기를 포함한다. 추가로, 적어도 하나의 제어기는 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께로 조정하도록 구성된다.[0012] According to a further aspect of the present disclosure, the processing system includes at least one controller configured to compare a thickness of the ceramic layer in at least a first position (L1) to a thickness of the ceramic layer in at least a second position (L2). . Additionally, the at least one controller is configured to adjust the thickness of the ceramic layer in the at least first position L1 to the thickness of the ceramic layer in the at least second position L2.
[0013] 본 개시내용의 다른 양상에 따르면, 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 처리 시스템이 제공된다. 처리 시스템은 적어도 하나의 방사선 유닛, 적어도 제1 센서, 적어도 제2 센서 및 적어도 하나의 제어기를 포함한다.[0013] According to another aspect of the present disclosure, a processing system for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate is provided. The processing system includes at least one radiation unit, at least a first sensor, at least a second sensor and at least one controller.
[0014]
본 개시내용의 상기 열거된 특징들이 상세히 이해될 수 있는 방식으로, 앞서 간략히 요약된 본 개시내용의 보다 구체적인 설명이 실시예들을 참조로 하여 이루어질 수 있다. 첨부 도면들은 본 개시내용의 실시예들에 관련되며 다음에 설명된다.
도 1은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따라, 적어도 제1 포지션(L1)을 포함하는 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다.
도 2는 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따라, 적어도 제2 포지션(L2)과는 다른 적어도 제1 포지션(L1)을 포함하는 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법의 흐름도를 도시한다.
도 3은 본 명세서의 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 시스템을 포함하는 롤투롤(roll-to-roll) 시스템의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 4는 본 명세서의 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 도 3에 따른 제어 시스템의 개략적인 단면도를 도시한다.
도 5는 본 명세서의 추가 실시예들에서 설명되는 바와 같이, 도 3에 따른 제어 시스템의 개략적인 단면도를 도시한다.[0014] In such a way that the above-listed features of the present disclosure may be understood in detail, a more detailed description of the present disclosure briefly summarized above may be made with reference to the embodiments. The accompanying drawings relate to embodiments of the present disclosure and are described next.
1 shows a schematic flow diagram of a method for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate including at least a first position L1, according to embodiments described herein.
FIG. 2 shows a flow diagram of a method for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate including at least a first position L1 different from at least a second position L2, according to embodiments described herein. .
3 shows a schematic cross-sectional view of a roll-to-roll system including a system for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate, as described in embodiments herein.
Figure 4 shows a schematic cross-sectional view of the control system according to Figure 3, as described in embodiments herein.
Figure 5 shows a schematic cross-sectional view of the control system according to Figure 3, as described in further embodiments herein.
[0015] 이제 본 개시내용의 다양한 실시예들에 대한 상세한 참조가 이루어질 것이며, 다양한 실시예들의 하나 이상의 예들은 도면들에 예시된다. 도면들의 다음 설명 내에서, 동일한 참조 번호들은 동일한 컴포넌트들을 지칭한다. 구체적으로, 개개의 실시예들에 관한 차이점들이 설명된다. 각각의 예는 본 개시내용의 설명으로 제공되며 본 개시내용의 제한으로 여겨지는 것은 아니다. 또한, 일 실시예의 일부로서 예시되거나 설명되는 특징들은 추가 실시예들에 대해 또는 추가 실시예들과 함께 사용될 수 있다. 설명은 그러한 수정들 및 변형들을 포함하는 것으로 의도된다.[0015] Detailed reference will now be made to various embodiments of the present disclosure, one or more examples of which are illustrated in the drawings. Within the following description of the drawings, like reference numbers refer to like components. Specifically, differences regarding individual embodiments are described. Each example is provided by way of explanation of the disclosure and is not to be construed as limiting of the disclosure. Also, features illustrated or described as part of one embodiment may be used on or in conjunction with additional embodiments. The description is intended to include such modifications and variations.
[0016] 본 개시내용의 다양한 실시예들이 보다 상세히 설명되기 전에, 본 명세서에서 사용되는 일부 용어들 및 표현들에 관한 일부 양상들이 설명된다.[0016] Before various embodiments of the present disclosure are described in more detail, some aspects relating to some terms and expressions used herein are described.
[0017] 본 개시내용에서, 본 명세서에서 사용되는 "제어"라는 용어는 광범위한 방식으로 이해될 수 있으며, 기판 상의 세라믹 층의 두께를 적응시키기 위한 동작들을 포함할 수 있다. "제어"라는 용어는 측정, 평가, 조정, 적응, 등화, 균일화, 모니터링, 감독, 비교, 정정 등과 같은 용어들을 포괄할 수 있다.[0017] In this disclosure, the term "control" as used herein may be understood in a broad way and may include operations to adapt the thickness of a ceramic layer on a substrate. The term “control” may encompass terms such as measurement, evaluation, adjustment, adaptation, equalization, equalization, monitoring, supervision, comparison, correction, and the like.
[0018] 위에서 이미 언급한 바와 같이, "두께"라는 용어는 넓은 의미로 이해될 수 있으며, 균일성, 밀도, 폭, 깊이, 폭, 직경, 균질성 등과 같은 용어들을 포괄할 수 있다. 특히, "두께"라는 용어는 기판 상의 적어도 2개의 서로 다른 포지션들 사이에서, 기판과 접촉하는 세라믹 층의 표면과 세라믹 층의 반대 표면 사이의 거리에 관련될 수 있다.[0018] As already mentioned above, the term "thickness" can be understood in a broad sense and can encompass terms such as uniformity, density, width, depth, breadth, diameter, homogeneity, and the like. In particular, the term “thickness” may relate to the distance between a surface of the ceramic layer in contact with the substrate and an opposing surface of the ceramic layer, between at least two different positions on the substrate.
[0019] 게다가, 본 명세서에서 설명되는 "세라믹 층"이라는 용어는 넓은 의미로 이해될 수 있고 세라믹 조성물들을 포괄할 수 있다. 세라믹 층의 세라믹 조성물은 여러 원소들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 세라믹 조성물은 2개, 3개, 4개 이상의 원소들을 포함하고 그리고/또는 이러한 원소들로 구성될 수 있다. 예컨대, 세라믹 조성물을 구성하는 3개의 원소들의 경우, 세라믹 조성물은 다음 화학식으로부터 도출될 수 있으며:[0019] Moreover, the term "ceramic layer" as used herein may be understood in a broad sense and encompass ceramic compositions. The ceramic composition of the ceramic layer may include several elements. For example, a ceramic composition may include and/or consist of two, three, four or more elements. For example, in the case of three elements constituting a ceramic composition, the ceramic composition can be derived from the formula:
AxByCZ A x B y C Z
A는 전이 금속들, 전이후(post-transition) 금속들 및 준금속(metalloid)들로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, B는 산화물, 질화물 및 탄화물의 그룹으로부터 선택되며, C는 A 및 B의 그룹들로부터 선택되고; x는 A의 화학량론 수이고, y는 B의 화학량론 수이며, 그리고/또는 z는 Z의 화학량론 수이다.A is selected from the group consisting of transition metals, post-transition metals and metalloids, B is selected from the group of oxides, nitrides and carbides, and C is selected from the groups of A and B is selected from; x is the stoichiometric number of A, y is the stoichiometric number of B, and/or z is the stoichiometric number of Z.
[0020] 예컨대, 세라믹 조성물을 구성하는 2개의 원소들의 경우, 세라믹 조성물은 다음 화학식으로부터 도출될 수 있으며:[0020] For example, for the two elements that make up a ceramic composition, the ceramic composition can be derived from the formula:
AxBy A x B y
A는 전이 금속들, 전이후 금속들 및 준금속들로 이루어진 그룹으로부터 선택되고, B는 산화물, 질화물 및 탄화물의 그룹으로부터 선택되며; x는 A의 화학량론 수이고 그리고/또는 y는 B의 화학량론 수이다. 상기 화학식들은 세라믹 조성물을 구성하는 3개보다 많은 원소들에 대해 일반화될 수 있다. 추가 실시예들에서, 세라믹 층은 위에서 언급된 화학식들로부터 도출 가능한 조성물들의 조합일 수 있다.A is selected from the group consisting of transition metals, post-transition metals and metalloids, and B is selected from the group of oxides, nitrides and carbides; x is the stoichiometric number of A and/or y is the stoichiometric number of B. The formulas above can be generalized for more than three elements making up the ceramic composition. In further embodiments, the ceramic layer may be a combination of compositions derivable from the formulas noted above.
[0021] 추가로, "세라믹 층"이라는 용어는 알루미늄, 실리콘, 납, 지르코늄, 티타늄, 하프늄, 란타늄, 마그네슘, 아연, 주석, 세륨, 이트륨, 칼슘, 바륨, 스트론튬 및 이들의 조합들인 금속들을 포함하는 전기적으로 비전도성, 매우 열악한 전도성 및 상당히 투명한 층 중 적어도 하나를 포괄할 수 있다. 실리콘은 흔히 준금속으로 지칭됨에도 불구하고, 본 개시내용의 맥락에서는 금속을 참조할 때마다 실리콘이 포함될 것이다. 알루미늄이 유리할 수 있다. 일반적으로, 본 명세서의 실시예들에 따르면, 세라믹 층은 특히 알칼리 저항성 입력 재료들을 선택함으로써 강 알칼리성 전해질들을 수반하는 전기 화학 전지들에 최적화될 수 있다. 예컨대, 세라믹 층을 형성하기 위한 무기 성분으로서 알루미늄 대신 지르코늄 또는 티타늄이 사용될 수 있다. 세라믹 층은 알루미늄 산화물 대신 지르코늄 산화물 또는 티타늄 산화물을 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 세라믹 층은 매우 투명하고 전기적으로 비전도성인 층일 수 있다.[0021] Additionally, the term "ceramic layer" is electrically inclusive of metals that are aluminum, silicon, lead, zirconium, titanium, hafnium, lanthanum, magnesium, zinc, tin, cerium, yttrium, calcium, barium, strontium, and combinations thereof. It may encompass at least one of a non-conductive, very poorly conductive and highly transparent layer. Although silicon is often referred to as a metalloid, in the context of this disclosure, whenever reference is made to metal, silicon will be included. Aluminum may be advantageous. In general, according to embodiments herein, a ceramic layer may be optimized for electrochemical cells involving strongly alkaline electrolytes, particularly by selecting alkali resistant input materials. For example, zirconium or titanium may be used instead of aluminum as an inorganic component for forming the ceramic layer. The ceramic layer may include zirconium oxide or titanium oxide instead of aluminum oxide. In certain embodiments, the ceramic layer can be a highly transparent and electrically non-conductive layer.
[0022] 추가 실시예들에서, "세라믹 층"은 다공성 및 비다공성 층들을 포함할 수 있다. "다공성"이라는 용어는 특히, 광범위한 방식으로 이해될 수 있으며 다공성과 같은 용어들을 포괄할 수 있다. 예컨대, 다공성은 예컨대, 수은 다공성 측정 방법에 의해서와 같은 익숙한 방법들을 통해 결정될 수 있고 그리고/또는 모든 기공들이 개방 기공들이라는 가정에서 사용된 재료들의 용적 및 밀도로부터 계산될 수 있다. 본 개시내용에서, 다공성 세라믹 층과 같은 "다공성"은 개방 기공들의 접근성에 관련될 수 있다. 다시 말해서, 세라믹 층은 특정 원소들이 세라믹 층을 통과할 수 있도록 다공성일 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층은 유리하게는 다공성 층일 수 있다.[0022] In further embodiments, the “ceramic layer” may include porous and non-porous layers. The term "porosity" can be particularly understood in a broad way and encompasses terms such as porosity. For example, porosity can be determined through familiar methods, such as by means of a mercury porosity measurement method and/or calculated from the volume and density of the materials used with the assumption that all pores are open pores. In the present disclosure, “porosity,” such as a porous ceramic layer, may relate to the accessibility of open pores. In other words, the ceramic layer may be porous so that certain elements can pass through the ceramic layer. According to the embodiments described herein, the ceramic layer may advantageously be a porous layer.
[0023] 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가요성 기판 상에 형성된 세라믹 층의 두께는 25㎚ 이상, 구체적으로 50㎚ 이상, 특히 100㎚ 이상, 및/또는 1000㎚ 이하, 구체적으로 500㎚ 이하, 특히 150㎚ 이하일 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 전기 화학 에너지 저장 디바이스에서 매우 높은 에너지 밀도가 달성될 수 있다.[0023] According to the embodiments described herein, The thickness of the ceramic layer formed on the flexible substrate may be 25 nm or more, specifically 50 nm or more, particularly 100 nm or more, and/or 1000 nm or less, specifically 500 nm or less, particularly 150 nm or less. When practicing embodiments, very high energy densities can be achieved in electrochemical energy storage devices.
[0024] 예컨대, 증발에 의한, 구체적으로는 반응성 증발에 의한 세라믹 재료 증착 동안, 세라믹 층은 완전 화학량론으로 형성되지 않거나 비화학량론으로 형성될 수 있다. 본 개시내용과 관련하여, 세라믹 재료의 화학량론과 같은 "화학량론"은 화학 반응들에서 반응물들 및 생성물들의 상대적인 양들의 계산으로서 이해될 수 있다. 이에 따라, "비화학량론적" 또는 "완전 화학양론적이지 않은"은 생성물이 모든 반응물들을 포함하지는 않는 경우들을 의미할 수 있다. 알루미늄 산화물이 코팅 층의 재료인 예에서, 완전 화학량론적 반응은: 4Al + 3O2 = 2Al2O3일 수 있다. 알루미늄 산화물이 완전 화학량론적으로 형성되지 않거나 비화학량론적이라면, 반응의 생성물은 예컨대, Al2O2.5일 수 있다. 이에 따라, x ≠ 1.5인 AlOx의 어떠한 조성물도 완전 화학량론으로 형성되지 않거나 비화학량론적인 것으로 고려될 수 있다. 이러한 비화학량론적 세라믹 층에서, 특히 전기 화학 에너지 저장 디바이스의 충전 및/또는 방전 동안 전기 화학 에너지 저장 디바이스의 원소들과 반응할 수 있는 결합되지 않은 과잉 원자들이 있을 수 있다. Li 이온 배터리들의 예에서, 결합되지 않은 과잉 원자들은 이를테면, Li 이온 배터리의 충전 및/또는 방전 동안 세라믹 층을 가로지르는 Li 이온들과 반응할 수 있다. 세라믹 층의 재료로서 알루미늄 산화물의 예에서, 결합되지 않은 과잉 원자들은 Al일 수 있다.[0024] During ceramic material deposition, eg by evaporation, specifically by reactive evaporation, the ceramic layer may not be formed in perfect stoichiometry or may be formed in non-stoichiometry. In the context of the present disclosure, “stoichiometry”, such as the stoichiometry of a ceramic material, can be understood as a calculation of relative amounts of reactants and products in chemical reactions. Accordingly, “non-stoichiometric” or “not completely stoichiometric” can refer to instances where the product does not include all of the reactants. In the example where aluminum oxide is the material of the coating layer, the fully stoichiometric reaction may be: 4Al + 3O 2 = 2Al 2 O 3 . If the aluminum oxide is not completely stoichiometric or non-stoichiometric, the product of the reaction may be, for example, Al 2 O 2.5 . Accordingly, any composition of AlO x where x ≠ 1.5 is not completely stoichiometric or can be considered non-stoichiometric. In this non-stoichiometric ceramic layer, there may be excess unbonded atoms that can react with elements of the electrochemical energy storage device, particularly during charging and/or discharging of the electrochemical energy storage device. In the example of Li-ion batteries, unbound excess atoms may react with Li ions traversing the ceramic layer, such as during charging and/or discharging of the Li-ion battery. In the example of aluminum oxide as the material of the ceramic layer, the excess unbonded atoms may be Al.
[0025] 게다가, 본 명세서에서 설명되는 "기판"이라는 용어는 광범위한 방식으로 이해될 것이며, 분리판, 전해질, 캐소드 및 애노드와 같은 전기 화학 디바이스들의 적어도 하나의 컴포넌트에 일반적으로 사용되는 기판들을 포함할 수 있다. 특히, 본 명세서에서 사용되는 "기판"이라는 용어는 특히, 가요성 기판들, 전기 절연 기판들, 비전기 절연 기판들, 투명 기판들, 불투명 기판들, 반사 기판들 및 무반사 기판들을 포괄할 것이다.[0025] Moreover, the term “substrate” used herein shall be understood in a broad way and may include substrates commonly used for at least one component of electrochemical devices such as separators, electrolytes, cathodes and anodes. In particular, the term "substrate" as used herein shall encompass flexible substrates, electrically insulating substrates, non-electrically insulating substrates, transparent substrates, opaque substrates, reflective substrates and non-reflective substrates, among others.
[0026] 본 개시내용에서, "투명"이라는 용어는 특히, 기판의 투명도 및 기판 상에 배열된 세라믹 층의 투명도의 비율 및/또는 몫일 수 있는 상대적 투명도로서 이해될 수 있다. "불투명" 기판들은 상대적 투명도 비율이 1보다 클 수 있는, 특히 5보다 클 수 있는 기판들을 포괄할 수 있다. 본 개시내용에 따른 "투명 기판들"은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 불투명하지 않은 기판들을 포괄할 수 있다. 또한, 투명도는 UV에서부터 IR에 이르는 범위일 수 있는 파장들을 이용한 일반적인 방법들에 의해 측정될 수 있다.[0026] In the present disclosure, the term “transparency” may be understood as a relative transparency, which may in particular be a ratio and/or a quotient of the transparency of the substrate and the transparency of a ceramic layer arranged on the substrate. “Opaque” substrates may encompass substrates where the relative transparency ratio may be greater than 1, in particular greater than 5. “Transparent substrates” according to the present disclosure may encompass substrates that are not opaque as described herein. Transparency can also be measured by conventional methods using wavelengths that can range from UV to IR.
[0027] 게다가, "반사"라는 용어는 특히, 기판의 반사율 및 기판 상에 배열된 세라믹 층의 반사율의 비율 및/또는 몫일 수 있는 상대적 반사율로서 이해될 수 있다. 본 개시내용에 따른 "무반사 기판들"은 상대적 반사율 비율이 1보다 클 수 있는, 특히 5보다 클 수 있는 기판들을 포괄할 수 있다. "반사 기판들"은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 무반사가 아닌 기판들을 포괄할 수 있다. 또한, 반사율은 익숙한 방법들로 측정될 수 있다.[0027] Furthermore, the term "reflection" can be understood as a relative reflectance, which can be, inter alia, a ratio and/or a quotient of the reflectance of the substrate and the reflectance of the ceramic layer arranged on the substrate. “Anti-reflective substrates” according to the present disclosure may encompass substrates where the relative reflectivity ratio may be greater than 1, in particular greater than 5. “Reflective substrates” may encompass substrates that are not non-reflective, as described herein. Also, reflectance can be measured by familiar methods.
[0028] 특정 실시예들에서, 기판은 불투명하고 무반사인 것으로 선택될 수 있다.[0028] In certain embodiments, the substrate may be selected to be opaque and non-reflective.
[0029] 특정 추가 실시예들에서, "기판"에는 유리하게, 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 A 및 B 원소들 중 적어도 하나가 없을 수 있다.[0029] In certain further embodiments, the "substrate" may advantageously be free of at least one of the A and B elements as described herein.
[0030] 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 본 명세서에서 설명되는 방법들, 장치들 및 시스템들은 전기 화학 디바이스들의 제조 및/또는 전기 화학 디바이스들의 컴포넌트들, 이를테면 분리판, 전해질, 캐소드 및 애노드의 사용과 관련하여 또는 이들의 사용을 위해 사용될 수 있다.[0030] According to the embodiments described herein, the methods, apparatuses and systems described herein may be used for manufacturing electrochemical devices and/or using components of electrochemical devices, such as separators, electrolytes, cathodes and anodes. may be used in connection with or for the use of them.
[0031] 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "전기 화학 디바이스들"이라는 용어는 재충전 가능 또는 재충전 불가능할 수 있는 전기 화학 에너지 저장소로서 이해될 것이다. "축전기" 및 "배터리"라는 용어들은 본 출원에서 구별되지 않는다. 추가로, "전기 화학 디바이스" 및 "전기 화학 전지"라는 용어들은 이하 동의어로 사용된다. 예컨대, 전기 화학 전지는 또한 커패시터를 커버한다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에서, 전기 화학 전지는 에너지 저장소의 최소 기능 유닛인 것으로 이해될 수 있다. 업계 관행으로, 저장소의 총 에너지 용량을 증가시키기 위해 다수의 전기 화학 전지들이 흔히 직렬 또는 병렬로 연결될 수 있다. 이와 관련하여, 다수의 전기 화학 전지들이 참조된다. 따라서 산업적으로 설계된 배터리는 단일 전기 화학 전지 또는 병렬로 또는 직렬로 연결된 다수의 전기 화학 전지들을 가질 수 있다.[0031] As used herein, the term "electrochemical devices" shall be understood as electrochemical energy stores that may be rechargeable or non-rechargeable. The terms "capacitor" and "battery" are not distinguished in this application. Additionally, the terms "electrochemical device" and "electrochemical cell" are used synonymously below. For example, electrochemical cells also cover capacitors. In the embodiments described herein, an electrochemical cell can be understood to be the smallest functional unit of an energy store. In industry practice, multiple electrochemical cells can often be connected in series or parallel to increase the total energy capacity of the reservoir. In this regard, reference is made to a number of electrochemical cells. Thus, an industrially designed battery may have a single electrochemical cell or multiple electrochemical cells connected in parallel or in series.
[0032] 충전 및/또는 방전의 전기 화학 반응들의 경우, 세라믹 층 및/또는 기판의 높은 다공성은 이온 전도성을 증가시킬 수 있다. Li 이온 배터리들의 경우, 세라믹 층 및/또는 기판의 높은 다공성은 Li 이온 주기들이 2개의 전극들 사이의 세라믹 층 및/또는 기판의 기공들을 통해 이송될 수 있게 하는 데 유리할 수 있다.[0032] For electrochemical reactions of charging and/or discharging, high porosity of the ceramic layer and/or substrate can increase the ionic conductivity. In the case of Li-ion batteries, the high porosity of the ceramic layer and/or substrate can be advantageous to allow Li ion cycles to be transported through the pores of the ceramic layer and/or substrate between two electrodes.
[0033] 추가 실시예들에서, 기판은 분리판들, 전해질들, 캐소드들 및 애노드들로 이루어진 그룹으로부터 선택된 것에 적응된 기판일 수 있다.[0033] In further embodiments, the substrate may be a substrate adapted from one selected from the group consisting of separators, electrolytes, cathodes and anodes.
[0034] 분리판들의 경우, 기판은 미세 다공성 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 및/또는 폴리올레핀, 및/또는 이들의 적층으로 제조될 수 있다.[0034] In the case of separator plates, the substrate may be made of microporous polyethylene, polypropylene and/or polyolefin, and/or laminates thereof.
[0035] Li 이온 배터리들의 추가 실시예들에서, 선택적으로 전기 절연 분리판들은: 폴리아크릴로니트릴, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리올레핀, 폴리테트라플루오로에틸렌, 카르복시메틸 셀룰로오스, 폴리아크릴산, 폴리에틸렌, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐 에테르, 폴리염화비닐, 폴리염화비닐리덴, 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리(비닐리덴플루오라이드-코-헥사플루오르프로필렌), 폴리락틱산, 폴리프로필렌, 폴리부틸렌, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리카보네이트, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리스티렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 폴리(메틸 메타크릴레이트), 폴리옥시메틸렌, 폴리설폰, 스티렌-아크릴로니트릴, 스티렌-부타디엔 고무, 에틸렌 비닐 아세테이트, 스티렌 말레산 무수물, 및 이들의 조합들의 그룹으로부터 선택된 중합체 재료를 가질 수 있는 기판들을 포함할 수 있다. 예를 들어, 리튬계 전기 화학 전지들에서 발견되는 강한 환원 조건들에서 안정적인 임의의 다른 중합체 재료들도 또한 사용될 수 있다. 본 명세서의 실시예들에 따르면, 분리판은 특히 알칼리 저항성 입력 재료들을 선택함으로써 강 알칼리성 전해질들을 수반하는 전기 화학 전지들에 최적화될 수 있다. 예컨대, 분리판은 폴리에스테르 대신 폴리올레핀 또는 폴리아크릴로니트릴을 포함할 수 있다.[0035] In further embodiments of Li-ion batteries, optionally the electrically insulating separators are: polyacrylonitrile, polyester, polyamide, polyimide, polyolefin, polytetrafluoroethylene, carboxymethyl cellulose, polyacrylic acid, polyethylene, polyethylene Terephthalate, polyphenyl ether, polyvinyl chloride, polyvinylidene chloride, polyvinylidene fluoride, poly(vinylidene fluoride-co-hexafluoropropylene), polylactic acid, polypropylene, polybutylene, polybutylene Terephthalate, polycarbonate, polytetrafluoroethylene, polystyrene, acrylonitrile butadiene styrene, poly(methyl methacrylate), polyoxymethylene, polysulfone, styrene-acrylonitrile, styrene-butadiene rubber, ethylene vinyl acetate, styrene maleic anhydride, and combinations thereof. Any other polymeric materials that are stable to the strongly reducing conditions found, for example, in lithium-based electrochemical cells may also be used. In accordance with embodiments herein, the separator may be optimized for electrochemical cells involving strongly alkaline electrolytes, particularly by selecting alkali resistant input materials. For example, the separator plate may contain polyolefin or polyacrylonitrile instead of polyester.
[0036] 본 명세서에서 설명되는 실시예들에서, 중합체 재료는 이를테면, 200℃를 초과하는 높은 융점을 가질 수 있다. 높은 융점을 갖는 중합체 재료들을 포함하는 분리판들은 빠른 충전 주기를 갖는 전기 화학 전지들에 유용할 수 있다.[0036] In the embodiments described herein, the polymeric material may have a high melting point, such as greater than 200°C. Separators comprising polymeric materials with high melting points may be useful for electrochemical cells with fast charge cycles.
[0037] 캐소드의 경우, 가요성 기판은 알루미늄으로 만들어질 수 있고 그리고/또는 알루미늄을 포함할 수 있다. 이 경우, 가요성 기판 상에 캐소드 층이 형성될 수 있다. 캐소드 층 상에 세라믹 층이 형성될 수 있다. 예컨대, 캐소드의 경우에 가요성 기판은 5 내지 12㎛의 두께를 가질 수 있고 그리고/또는 캐소드 층은 최대 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 가요성 기판은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 중합체 재료, 예컨대 알루미늄 층이 증착되는 폴리에스테르일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 중합체 기판은 예컨대, 알루미늄 기판 및/또는 증착된 알루미늄 층보다 더 얇을 수 있다. 증착된 알루미늄 층은 약 0.5㎛ 내지 약 1㎛의 두께를 가질 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 캐소드의 두께가 감소될 수 있다.[0037] In the case of the cathode, the flexible substrate may be made of aluminum and/or may contain aluminum. In this case, a cathode layer may be formed on the flexible substrate. A ceramic layer may be formed on the cathode layer. For example, in the case of the cathode, the flexible substrate may have a thickness of 5 to 12 μm and/or the cathode layer may have a thickness of up to 100 μm. Additionally or alternatively, the flexible substrate may be or include a polymeric material as described herein, such as polyester onto which an aluminum layer is deposited. The polymeric substrate may be thinner than the aluminum substrate and/or the deposited aluminum layer, for example. The deposited aluminum layer may have a thickness of about 0.5 μm to about 1 μm. When practicing embodiments, the thickness of the cathode may be reduced.
[0038] 애노드의 경우, 가요성 기판은 구리로 만들어질 수 있고 그리고/또는 구리를 포함할 수 있다. 이 경우, 가요성 기판 상에 애노드 층이 형성될 수 있다. 애노드 층 상에 세라믹 층이 형성될 수 있다. 예컨대, 애노드의 경우에 가요성 기판은 5 내지 12㎛의 두께를 가질 수 있고 그리고/또는 애노드 층은 최대 100㎛의 두께를 가질 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 가요성 기판은 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 중합체 재료, 예컨대 구리 층이 증착되는 폴리에스테르일 수 있거나 이를 포함할 수 있다. 중합체 기판은 예컨대, 구리 기판 및/또는 증착된 구리 층보다 더 얇을 수 있다. 증착된 구리 층은 약 0.5㎛ 내지 약 1㎛의 두께를 가질 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 애노드의 두께가 감소될 수 있다.[0038] In the case of the anode, the flexible substrate may be made of copper and/or may contain copper. In this case, an anode layer may be formed on the flexible substrate. A ceramic layer may be formed on the anode layer. For example, in the case of the anode, the flexible substrate may have a thickness of 5 to 12 μm and/or the anode layer may have a thickness of up to 100 μm. Additionally or alternatively, the flexible substrate can be or include a polymeric material as described herein, such as polyester onto which a copper layer is deposited. The polymer substrate may be thinner than the copper substrate and/or the deposited copper layer, for example. The deposited copper layer may have a thickness of about 0.5 μm to about 1 μm. When practicing embodiments, the thickness of the anode may be reduced.
[0039] Li 이온 전지들의 특별한 경우에, 애노드는 탄소 흑연(LiC6)의 결정 구조들의 원자 층들에 함유된 리튬 층이 형성될 수 있는 기판을 포함할 수 있다. 또한, 캐소드는 리튬 망간 산화물(LiMnO4) 또는 리튬 코발트 산화물(LiCoO) 층이 형성될 수 있는 기판을 포함할 수 있다.[0039] In the particular case of Li-ion cells, the anode may comprise a substrate on which a layer of lithium contained in atomic layers of crystal structures of carbon graphite (LiC 6 ) may be formed. In addition, the cathode may include a substrate on which a layer of lithium manganese oxide (LiMnO 4 ) or lithium cobalt oxide (LiCoO) may be formed.
[0040] 본 개시내용에서, 본 명세서에서 사용되는 "가한다"라는 용어는 넓은 방식으로 이해될 수 있으며, 적용, 노출과 같은 용어들, 그리고 또한 "세라믹 층이 겪고 있는" 등과 같은 표현들을 포함할 수 있다. 본 개시내용과 관련하여, "세라믹 층에 가한다는 것은"은 세라믹 층에 이온화 방사선을 가하도록 구성된 임의의 디바이스에 의해 수행될 수 있다.[0040] In this disclosure, the term "apply" as used herein may be understood in a broad way and may include terms such as application, exposure, and also expressions such as "subjecting the ceramic layer" and the like. . In the context of this disclosure, “applying to a ceramic layer” may be performed by any device configured to apply ionizing radiation to a ceramic layer.
[0041] 또한, "포지션"이라는 용어는 광범위한 방식으로 이해될 수 있으며, 점 또는 영역일 수 있는 위치를 의미할 수 있다. "포지션"이라는 용어는 위치, 표면, 구역, 영역, 현장, 공간, 장소 등과 같은 용어들을 포괄할 수 있다. 특히, 이러한 용어들은 서로 동등한 것으로 이해될 것이다.[0041] Also, the term "position" can be understood in a broad way and can mean a location, which can be a point or an area. The term “position” may encompass terms such as location, surface, area, area, site, space, location, and the like. In particular, these terms will be understood to be equivalent to each other.
[0042] 본 개시내용에서, "이온화 방사선"이라는 용어는 원자들 또는 분자들로부터 적어도 하나의 전자를 배출하기에 충분한 에너지를 운반하는 방사선들로서 이해될 것이다. 적합한 이온화 방사선이 가해진 원자들 및 분자들은 여기 및/또는 이온화된 것으로 이해될 수 있다. 특히, "이온화 방사선"이라는 용어는 감마선들, X 선들 및 단파장 방사선 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 이온화 방사선은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 A 및 B 원소들 중 적어도 하나를 여기 및/또는 이온화하도록 선택될 수 있다. 추가 실시예들에서, 기판이 불투명하고 그리고/또는 무반사성일 수 있지만, "이온화 방사선"은 특히, 투명한 세라믹 층들이 여기 및/또는 이온화될 수 있게 하는 것으로 이해될 것이다.[0042] In this disclosure, the term “ionizing radiation” will be understood as radiations that carry sufficient energy to expel at least one electron from atoms or molecules. Atoms and molecules subjected to suitable ionizing radiation can be understood to be excited and/or ionized. In particular, the term "ionizing radiation" may include at least one of gamma rays, X-rays, and short-wavelength radiation. In certain embodiments, the ionizing radiation may be selected to excite and/or ionize at least one of the A and B elements as described herein. In further embodiments, the substrate may be opaque and/or anti-reflective, but “ionizing radiation” will be understood to specifically enable transparent ceramic layers to be excited and/or ionized.
[0043] 이에 따라, "방사"라는 용어는 본 명세서에서 설명되는 "이온화 방사선"에 대한 응답으로 이온화 및/또는 여기된 원자들 또는 분자들에 의해 방출된 에너지인 것으로 이해될 수 있다. 추가로, 에너지는 광자 및/또는 전자의 형태로 방출될 수 있다. 특히, "방사"라는 용어는 XRF(X-ray fluorescence) 방사들을 포함할 수 있다.[0043] Accordingly, the term "radiation" can be understood as energy emitted by ionized and/or excited atoms or molecules in response to the "ionizing radiation" described herein. Additionally, energy may be emitted in the form of photons and/or electrons. In particular, the term “emission” may include X-ray fluorescence (XRF) emissions.
[0044] 게다가, "평가"라는 용어는 넓은 의미로 이해될 수 있으며, 측정, 추정, 계산, 평가, 카운팅, 결정 등과 같은 용어들을 포괄할 수 있다. "두께를 평가하는" 작용은 기판 상의 세라믹 층의 두께를 측정하도록 구성된 임의의 디바이스에 의해 수행될 수 있다.[0044] Moreover, the term "evaluation" may be understood in a broad sense and may encompass terms such as measure, estimate, compute, evaluate, count, determine, and the like. The "evaluating thickness" action may be performed by any device configured to measure the thickness of a ceramic layer on a substrate.
*[0045]
도 1은 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따라, 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법의 개략적인 흐름도를 도시한다. 도 1에 예시적으로 도시된 바와 같이, 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(100)은 전면과 뒷면을 갖는 기판을 제공하는 단계(101)를 포함한다. 추가로, 기판은 전면 및 뒷면 중 적어도 하나 상에 그리고/또는 위에 세라믹 층으로 코팅될 수 있다. 또한, 이 방법(100)은 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에 이온화 방사선을 가하는 단계(102)를 포함할 수 있다. 이 방법(100)은 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에서 방출된 방사를 검출하는 단계(103)를 더 포함한다. 추가로, 이 방법(100)은 검출된 방사에 기초하여 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하는 단계(104)를 포함한다.*[0045]
1 shows a schematic flow diagram of a method for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate, according to embodiments described herein. As exemplarily shown in FIG. 1 , a
[0046] 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법을 제공함으로써, 기판 상에 세라믹 층을 증착하기 위한 방법의 효과가 향상될 수 있다. 특히, 본 명세서에서 설명되는 방법은 유리하게는 기판 상의 특정 포지션에서 세라믹 층의 두께에 대한 피드백들을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 방법은 분리판, 전해질, 캐소드 및 애노드와 같은 전기 화학 디바이스의 적어도 하나의 컴포넌트의 제조 중에 특히 유리할 수 있다. 특히, 본 명세서에서 설명되는 방법은 인-시튜 제조되고 있는 컴포넌트의 품질, 예컨대 세라믹 층의 두께 및/또는 균일성을 제어하는 것이 가능할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 설명되는 방법을 제공함으로써, 전기 화학 산업에서 적어도 하나의 컴포넌트의 제조를 위한 후속 동작들이 향상될 수 있다.[0046] By providing a method for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate, the effectiveness of the method for depositing a ceramic layer on a substrate can be enhanced. In particular, the method described herein can advantageously provide feedbacks on the thickness of a ceramic layer at a particular location on a substrate. The methods described herein may be particularly advantageous during the manufacture of at least one component of an electrochemical device, such as a separator, electrolyte, cathode and anode. In particular, the methods described herein may be capable of controlling the quality of a component being manufactured in-situ, such as the thickness and/or uniformity of a ceramic layer. Further, by providing the method described herein, subsequent operations for the manufacture of at least one component in the electrochemical industry may be improved.
[0047] 보다 구체적으로, 본 명세서에서 설명되는 방법을 제공함으로써, 세라믹 층의 두께는 특히 기판 상에 세라믹 층을 증착하는 동안 가변 증착률 및/또는 가변 증발률의 경우에 유리하게 제어될 수 있다. "가변"이라는 용어는 특히, 시간 및/또는 증착 면적에 따라 변하는 증착률 및/또는 증발률로서 이해될 수 있다. 또한, "가변"이라는 용어는 불일치, 변경 등과 같은 용어들을 포괄할 수 있다. 예컨대, 특히, 증발에 의한 세라믹 재료의 증착 동안, 도가니는 증발된 재료에 붙게 될 수 있고, 결국 증착률 및/또는 증발률이 변할 수 있다.[0047] More specifically, by providing the method described herein, the thickness of the ceramic layer can advantageously be controlled, particularly in the case of variable deposition rates and/or variable evaporation rates during deposition of the ceramic layer on a substrate. The term "variable" can be understood in particular as a deposition rate and/or an evaporation rate that varies with time and/or deposition area. Also, the term "variable" may encompass terms such as inconsistency, change, and the like. For example, during deposition of a ceramic material, particularly by evaporation, the crucible may become stuck to the evaporated material, which in turn may change the deposition rate and/or evaporation rate.
[0048] 본 개시내용의 추가 실시예들에서, 이 방법은 기판 상에 그리고/또는 기판 위에 증착될 세라믹 층에 대한 미리 결정된 두께를 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 특히, 본 개시내용의 실시예들에서, 미리 결정된 두께는 증착 동안 증착될 세라믹 층의 두께일 수 있다. 이 경우, 본 개시내용의 방법은 기판 상에 그리고/또는 기판 위에 증착된 세라믹 층의 두께의 인-시튜 제어로서 이해될 수 있다. "인-시튜 제어"라는 표현은 증착 동안 예비 품질 관리로서 이해될 수 있다. 세라믹 층의 두께의 예비 및/또는 인-시튜 제어를 제공함으로써, 본 명세서에서 설명되는 방법은 전기 화학 디바이스의 적어도 하나의 컴포넌트를 제조하는 프로세스를 유리하게 향상시킬 수 있다. 추가 실시예들에서, 미리 결정된 두께는 최종 품질 관리를 받을 수 있는 최종 제품의 세라믹 층의 두께일 수 있다. 이 경우, 본 명세서에서 설명되는 방법은 전기 화학 디바이스들의 컴포넌트와 같은 제조될 제품의 품질 관리를 유리하게 제공할 수 있다.[0048] In further embodiments of the present disclosure, the method may further include providing a predetermined thickness for a ceramic layer to be deposited on and/or over the substrate. In particular, in embodiments of the present disclosure, the predetermined thickness may be the thickness of the ceramic layer to be deposited during deposition. In this case, the method of the present disclosure can be understood as in-situ control of the thickness of a ceramic layer deposited on and/or over a substrate. The expression "in-situ control" can be understood as preliminary quality control during deposition. By providing preliminary and/or in-situ control of the thickness of the ceramic layer, the methods described herein may advantageously enhance the process of manufacturing at least one component of an electrochemical device. In further embodiments, the predetermined thickness may be the thickness of a ceramic layer in a final product that may be subjected to final quality control. In this case, the method described herein may advantageously provide quality control of a product to be manufactured, such as a component of electrochemical devices.
[0049] 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 세라믹 층의 미리 결정된 두께는 25㎚ 이상, 구체적으로 50㎚ 이상, 특히 100㎚ 이상, 및/또는 1000㎚ 이하, 구체적으로 500㎚ 이하, 특히 150㎚ 이하일 수 있다. 또한, 미리 결정된 두께는 세라믹 층이 증착되는 기판의 성질에 의존할 수 있다. 분리판에 대한 기판들의 경우, 본 명세서에서 설명되는 세라믹 층의 미리 결정된 두께는 100㎚와 실질적으로 동일할 수 있다. 캐소드 및/또는 애노드에 대한 기판들의 경우, 본 명세서에서 설명되는 세라믹 층의 미리 결정된 두께는 50㎚와 실질적으로 동일할 수 있다. "실질적으로"라는 용어는 미리 결정된 두께의 편차들, 예컨대 미리 결정된 정확한 두께로부터 최대 10%, 특히 최대 5%를 포괄하는 것으로 이해될 수 있다.[0049] According to embodiments described herein, the predetermined thickness of the ceramic layer may be greater than or equal to 25 nm, specifically greater than or equal to 50 nm, particularly greater than or equal to 100 nm, and/or less than or equal to 1000 nm, specifically less than or equal to 500 nm, and particularly less than or equal to 150 nm. can Additionally, the predetermined thickness may depend on the nature of the substrate on which the ceramic layer is deposited. In the case of substrates for separator plates, the predetermined thickness of the ceramic layer described herein may be substantially equal to 100 nm. For substrates for the cathode and/or anode, the predetermined thickness of the ceramic layer described herein may be substantially equal to 50 nm. The term "substantially" may be understood to encompass deviations of the predetermined thickness, eg up to 10%, in particular up to 5%, from the exact predetermined thickness.
[0050] 추가 실시예들에서, 달성될 세라믹 층의 두께는 공차를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 두께는 증착 동안 기판 상에 그리고/또는 기판 위에 증착될 의도된 세라믹 층의 공차일 수 있는 공차를 포함할 수 있다. 이 공차는 "인-시튜 공차"로서 이해될 수 있다. 추가 실시예들에서, 두께는 전기 화학 디바이스의 컴포넌트와 같은 제품 내의 기판 상에 그리고/또는 기판 위에 증착된 의도된 세라믹 층의 공차일 수 있는 공차를 포함할 수 있다.[0050] In further embodiments, the thickness of the ceramic layer to be achieved may include a tolerance. In certain embodiments, the thickness may include tolerances that may be tolerances of an intended ceramic layer to be deposited on and/or on a substrate during deposition. This tolerance can be understood as "in-situ tolerance". In further embodiments, the thickness may include tolerances that may be tolerances of an intended ceramic layer deposited on and/or on a substrate in an article such as a component of an electrochemical device.
[0051] 세라믹 층 두께의 공차는 세라믹 층이 증착되는 기판들의 성질과 같은 서로 다른 파라미터들에 의존할 수 있다. 특정 실시예들에서, 공차는 5% 내지 10%의 범위일 수 있다.[0051] The tolerance of the ceramic layer thickness may depend on different parameters such as the nature of the substrates on which the ceramic layer is deposited. In certain embodiments, the tolerance may range from 5% to 10%.
[0052] 추가로, 이 방법은 제조 제약들의 적합성을 검증하기 위해 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 본 명세서에서 설명되는(도 1에 도시되지 않은) 공차를 고려하여 미리 결정된 두께와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 "~를 고려하여"라는 용어는 특히 "~ 내에" 또는 "플러스 또는 마이너스"라는 표현으로서 이해될 수 있다. 다시 말해서, 본 명세서에서 설명되는 공차는 평균값으로서 미리 결정된 두께를 갖는 범위로 간주될 수 있다.[0052] Additionally, the method compares the thickness of the ceramic layer in the first position (L1) to a predetermined thickness taking into account tolerances described herein (not shown in FIG. 1) to verify compliance with manufacturing constraints. steps may be included. The term "in view of" as used herein may be particularly understood as the expression "within" or "plus or minus". In other words, the tolerance described herein can be regarded as a range having a predetermined thickness as an average value.
[0053]
도 2는 기판 상의 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)을 더 포함하는, 도 1을 참조하여 설명된 방법의 실시예들의 개략적인 흐름도를 도시한다. 도 2에 예시적으로 도시된 바와 같이, 이 방법(200)은 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에 이온화 방사선을 가하는 단계(201)를 더 포함한다. 또한, 적어도 제2 포지션(L2)은 특히, 적어도 제1 포지션(L1)과 다를 수 있다. 세라믹 층 상에 제2 포지션(L2)을 제공함으로써, 본 명세서에서 설명되는 방법(200)은 유리하게는 세라믹 층 상의 서로 다른 포지션들 그리고 선택적으로 더 큰 영역을 커버할 수 있다. 또한, 세라믹 층의 제2 포지션(L2)을 제공하는 것은 실질적으로 기판의 전체 길이에 대해 그리고/또는 실질적으로 전체 길이에 걸쳐 세라믹 층의 두께의 제어를 가속화할 수 있다. 이 경우, "실질적으로"라는 용어는 특히 기판의 전체 길이로부터 최대 10%, 특히 최대 5%의 편차들을 포괄하는 것으로 이해될 수 있다. 세라믹 층의 제2 포지션(L2)은 세라믹 층 증착 동안 균일성을 유리하게 가능하게 할 수 있다.[0053]
FIG. 2 shows a schematic flow diagram of embodiments of the method described with reference to FIG. 1 , further comprising at least a second position L2 of the ceramic layer on the substrate. As exemplarily shown in FIG. 2 , the
[0054] (도 2에 도시되지 않은) 추가 실시예들에서, 본 개시내용의 방법은 서로 다른 3개 이상의 상이한 포지션들을 포함할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 이점들은 적어도 본 명세서에서 설명되는 이점들을 유리하게 제공할 수 있고, 이러한 이점들을 어느 정도까지는 훨씬 개선할 수 있다.[0054] In further embodiments (not shown in FIG. 2 ), the method of the present disclosure may include three or more different positions. The advantages described herein can advantageously provide at least the advantages described herein, and can even improve these advantages to some extent.
[0055]
도 2에 예시된 바와 같이, 이 방법(200)은 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에서 방출된 방사를 검출하는 단계(202)를 포함할 수 있다. 검출하는 단계(103)와 검출하는 단계(202)는 동시에 또는 서로 다른 시점들에 수행될 수 있다. 이 방법(200)은 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하는 단계(203)를 더 포함할 수 있다. 특히, 평가하는 단계(104)와 평가하는 단계(203)는 동시에 또는 서로 다른 시점들에 수행될 수 있다.[0055]
As illustrated in FIG. 2 , the
[0056]
본 명세서에서 설명되는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는 추가 실시예들에서, 이 방법(200)은 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에서의 두께를 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에서의 두께와 비교하는 단계(204)를 포함할 수 있다. 또한, 이 방법(200)은 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께로 조정하는 단계(205)를 포함할 수 있다.[0056]
In further embodiments, which may be combined with any of the embodiments described herein, the
[0057]
본 명세서에서 설명되는 "조정"이라는 용어는 특히, 등화 그리고 또한 "균일화"를 의미하는 것으로 이해될 것이다. 다시 말해서, 조정하는 단계(205) 이후, 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께는 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께에 유리하게 대응할 수 있다.[0057]
The term "adjustment" used herein will be understood to mean in particular equalization and also "equalization". In other words, after
[0058] 게다가, 가하는 단계(102)와 가하는 단계(202), 검출하는 단계(103)와 검출하는 단계(202), 그리고 평가하는 단계(104)와 평가하는 단계(203) 조합들 중 적어도 하나는 동시에 또는 서로 다른 시점들에 수행될 수 있다.[0058] Moreover, at least one of the combinations of applying (102) and applying (202), detecting (103) and detecting (202), and evaluating (104) and evaluating (203) is simultaneously or It can be done at different times.
[0059] 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 비교하는 단계(204) 및 조정하는 단계(205)를 포함할 수 있는 방법을 제공함으로써, 기판 상의 세라믹 층의 증착이 향상될 수 있다. 또한, 기판 상에 세라믹 층을 증착하는 재현성 및 반복성이 보장될 수 있다. 이에 따라, 기판 상에 세라믹 층을 증착하기 위한 일반적인 방법들과 비교하여, 본 명세서에서 설명되는 실시예들의 방법은 전기 화학 디바이스들에 대한 컴포넌트들의 품질을 향상시킬 수 있다.[0059] By providing a method that may include comparing (204) and adjusting (205) as described herein, deposition of a ceramic layer on a substrate may be improved. Also, reproducibility and repeatability of depositing a ceramic layer on a substrate can be ensured. Accordingly, compared to common methods for depositing a ceramic layer on a substrate, the method of the embodiments described herein can improve the quality of components for electrochemical devices.
[0060] 보다 구체적으로, 본 명세서에서 설명되는 방법을 제공함으로써, 세라믹 층의 두께는 특히 기판 상에 세라믹 층을 증착하는 동안 증착률 및/또는 증발률이 일정하지 않은 경우에 유리하게 제어될 수 있다. 훨씬 더 구체적으로, 본 명세서에서 설명되는 방법은 실질적으로 전체 기판 상에 그리고/또는 위에 일정한 두께로 세라믹 층을 형성하도록 기판 상의 세라믹 층의 증착을 조정할 수 있다. 이 경우, "실질적으로"라는 용어는 특히 기판의 전체 길이로부터 최대 10%, 특히 최대 5%의 편차들을 포괄하는 것으로 이해될 수 있다. 일정한 두께를 갖는 세라믹 층을 형성함으로써, 본 명세서에서 설명되는 방법은 기판 상의 그리고/또는 기판 위의 세라믹 층의 균일성을 더 향상시킬 수 있다.[0060] More specifically, by providing the method described herein, the thickness of the ceramic layer can be advantageously controlled, particularly when the deposition rate and/or evaporation rate during deposition of the ceramic layer on a substrate is not constant. Even more specifically, the methods described herein can coordinate the deposition of a ceramic layer on a substrate to form a ceramic layer to a constant thickness on and/or over substantially the entire substrate. In this case, the term "substantially" may be understood to encompass deviations of up to 10%, in particular up to 5%, in particular from the overall length of the substrate. By forming a ceramic layer with a constant thickness, the methods described herein can further improve the uniformity of the ceramic layer on and/or over the substrate.
[0061] 본 명세서에서 설명되는 임의의 실시예들과 조합될 수 있는 추가 실시예들에 따르면, 이 방법은 세라믹 층의 영역에서의 세라믹 층의 두께를 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께 및 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께 중 적어도 하나로 조정하는 (도 2에 도시되지 않은) 단계를 포함할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 "영역"이라는 용어는 특히, 세라믹 층의 적어도 제3 포지션으로 이해될 것이다. 게다가, "조정"이라는 용어는 본 명세서에서 설명되는 바와 같이, 즉 등화, "균일화" 등으로 이해될 것이다. 이러한 특정 실시예들에서, 이 방법은 적어도 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 이점들을 제공할 수 있다.[0061] According to further embodiments, which can be combined with any of the embodiments described herein, the method measures the thickness of the ceramic layer in the region of the ceramic layer to the thickness of the ceramic layer at least in the first position (L1) and A step (not shown in FIG. 2 ) of adjusting at least one of the thicknesses of the ceramic layer at least in the second position L2 may be included. The term "region" used herein will be understood in particular as at least a third position of the ceramic layer. Moreover, the term "adjustment" will be understood as such as described herein, i.e., equalization, "equalization", and the like. In certain such embodiments, the method may provide advantages at least as described herein.
[0062] (도 2에 도시되지 않은) 추가 실시예들에 따르면, 이 방법은 공차를 고려하여 미리 결정된 두께를 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 추가로, 이 방법은 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 공차를 고려하여 미리 결정된 두께와 비교하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 이 방법은 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께를 공차를 고려하여 미리 결정된 두께와 비교하는 단계를 포함할 수 있다.[0062] According to further embodiments (not shown in FIG. 2 ), the method may include providing a predetermined thickness taking tolerance into account. Additionally, the method may include comparing the thickness of the ceramic layer at least in the first position L1 to a predetermined thickness taking into account tolerances. Further, the method may include comparing the thickness of the ceramic layer at least in the second position (L2) with a predetermined thickness in consideration of the tolerance.
[0063] 특정 실시예들에서, 이 방법은 다음의 경우들 (1) 내지 (3) 중 하나에 따라 세라믹 층의 두께를 조정하는 단계를 포함할 수 있다:[0063] In certain embodiments, the method may include adjusting the thickness of the ceramic layer according to one of the following cases (1) to (3):
(1) 적어도 제1 포지션(L1)에서 평가된 세라믹 층의 두께 및 적어도 제2 포지션(L2)에서 평가된 세라믹 층의 두께인 두께들 중 하나는 공차를 고려하여 미리 결정된 두께 내에 있고, 적어도 제1 포지션(L1)에서 평가된 세라믹 층의 두께 및 적어도 제2 포지션(L2)에서 평가된 세라믹 층의 두께인 두께들 중 다른 하나는 공차를 고려하여 미리 결정된 두께 밖에 있는 경우:(1) one of the thicknesses, which is the thickness of the ceramic layer evaluated in at least the first position (L1) and the thickness of the ceramic layer evaluated in at least the second position (L2), is within a predetermined thickness in consideration of tolerance, and at least If the other of the thicknesses, which is the thickness of the ceramic layer evaluated at one position (L1) and the thickness of the ceramic layer evaluated at least at the second position (L2), is outside the predetermined thickness in consideration of the tolerance:
공차를 고려하여 미리 결정된 두께 밖에 있는 두께를, 구체적으로 공차를 고려하여 미리 결정된 두께 내에 포함된 값으로 조정하는 단계; adjusting the thickness outside the predetermined thickness in consideration of the tolerance to a value contained within the thickness specifically determined in consideration of the tolerance;
(2) 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께와 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께가 둘 다 공차를 고려하여 미리 결정된 두께 내에 있는 경우;(2) when the thickness of the ceramic layer at least in the first position (L1) and the thickness of the ceramic layer in at least the second position (L2) are both within a predetermined thickness in consideration of tolerance;
(2a) 조정하지 않는 단계; 또는 (2a) no adjustment; or
(2b) 적어도 제1 포지션(L1)에서 평가된 세라믹 층의 두께 및 적어도 제2 포지션(L2)에서 평가된 세라믹 층의 두께인 두께들 중 어느 두께가 미리 결정된 두께에 더 가까운지를 결정하는 단계 ― 다른 하나의 두께는 미리 결정된 두께로부터 추가로 제거됨 ―; (2b) determining which of the thicknesses, which are the thickness of the ceramic layer evaluated at least in the first position (L1) and the thickness of the ceramic layer evaluated in at least the second position (L2), is closer to the predetermined thickness— the other thickness is further removed from the predetermined thickness;
미리 결정된 두께(Y)로부터 추가로 제거된 두께인 두께를 미리 결정된 두께에 더 가까운 두께로 조정하는 단계; adjusting the thickness, which is the thickness further removed from the predetermined thickness (Y), to a thickness closer to the predetermined thickness;
(3) 적어도 제1 포지션(L1)에서 평가된 세라믹 층의 두께와 적어도 제2 포지션(L2)에서 평가된 세라믹 층의 두께가 둘 다 공차를 고려하여 미리 결정된 두께 밖에 있는 경우;(3) when the thickness of the ceramic layer evaluated at least in the first position (L1) and the thickness of the ceramic layer evaluated in at least the second position (L2) are both outside the predetermined thickness in consideration of the tolerance;
적어도 제1 포지션(L1)에서의 평가된 세라믹 층의 두께 및 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께인 두께들 중 적어도 하나가 공차를 고려하여 미리 결정된 두께 내에 있을 때까지 조정하는 단계; adjusting until at least one of the thicknesses, which are the thickness of the ceramic layer evaluated at at least the first position (L1) and the thickness of the ceramic layer at at least the second position (L2), is within a predetermined thickness in consideration of the tolerance; ;
선택적으로, (1) 또는 (2)에 따라 추가로 조정하는 단계. Optionally, further adjusting according to (1) or (2).
[0064] (도 2에 도시되지 않은) 추가 실시예들에서, 이 방법은 기판 상의 세라믹 층의 3개 이상의 포지션들을 수반할 수 있다.[0064] In further embodiments (not shown in FIG. 2 ), the method may involve three or more positions of the ceramic layer on the substrate.
[0065] 다른 실시예들에 따르면, 이 방법은 전면과 뒷면을 갖는 기판을 제공하는 단계를 더 포함할 수 있다. 추가로, 이 방법은 (도 2에 도시되지 않은) 기판의 전면 및 뒷면 중 적어도 하나에 세라믹 층을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 특히, 세라믹 층은 임의의 일반적인 방법들에 의해 형성될 수 있는데, 보다 구체적으로는 PVD, CVD 등과 같은 반응성 증발에 의해 형성될 수 있다.[0065] According to other embodiments, the method may further include providing a substrate having a front side and a back side. Additionally, the method may include forming a ceramic layer on at least one of the front and back surfaces of the substrate (not shown in FIG. 2). In particular, the ceramic layer may be formed by any common methods, more specifically by reactive evaporation such as PVD, CVD, and the like.
[0066] 다른 특정 실시예들에서, 세라믹 층은 (도 2에 도시되지 않은) 적어도 제1 형성 포지션(F1) 및 적어도 제2 형성 포지션(F2)으로 형성될 수 있다. 적어도 제1 형성 포지션(F1)은 특히 적어도 제1 포지션(L1)에 대응할 수 있다. 적어도 제2 형성 포지션(F2)은 특히 적어도 제2 포지션(L2)에 대응할 수 있다. 특정 실시예들에서, 적어도 제1 형성 포지션(F1)은 특히 적어도 제1 포지션(L1)에 대응할 수 있고, 적어도 제2 형성 포지션(F2)은 특히 적어도 제2 포지션(L2)에 대응할 수 있다.[0066] In other specific embodiments, the ceramic layer may be formed in at least a first formation position F1 and at least a second formation position F2 (not shown in FIG. 2). The at least first forming position F1 can in particular correspond to the at least first position L1. The at least second forming position F2 can in particular correspond to the at least second position L2. In certain embodiments, the at least first forming position F1 can in particular correspond to the at least first position L1 and the at least second forming position F2 can in particular correspond to the at least second position L2.
[0067] 본 개시내용과 관련하여, 이온화 방사선이 지향될 수 있는 포지션에 대응하는 형성 포지션과 같은 대응하는 포지션은 예컨대, 가요성 기판 및/또는 세라믹 층의 적어도 하나의 치수 방향으로 대응하는 것으로 이해될 수 있다. 특히, 제1 형성 포지션(F1)과 제1 포지션(L1)이 기판의 이송 방향을 따라 서로 정렬되고 그리고/또는 기판의 길이 방향을 따라 서로 이격된다는 점에서, 제1 형성 포지션(F1)은 길이 방향으로, 즉 이송 방향을 따라 제1 포지션(L1)에 대응할 수 있다. 또한, 제1 형성 포지션(F1)과 제1 포지션(L1)이 동일한 폭으로 배열된다는 점에서, 제1 형성 포지션(F1)은 기판의 폭 방향으로, 즉 기판의 이송 방향과 수직인 방향으로 제1 포지션(L1)에 대응할 수 있다. 제2 형성 포지션(F2) 및 제2 포지션(L2) 그리고 임의의 추가 각각의 포지션들에도 또한 동일하게 대응하여 적용될 수 있다.[0067] In the context of the present disclosure, a corresponding position, such as a formation position corresponding to a position to which ionizing radiation may be directed, may be understood to correspond, for example, in at least one dimension direction of the flexible substrate and/or ceramic layer. . In particular, in that the first forming position F1 and the first position L1 are aligned with each other along the transport direction of the substrate and/or spaced apart from each other along the longitudinal direction of the substrate, the first forming position F1 has a length direction, that is, may correspond to the first position L1 along the transport direction. Further, in that the first forming position F1 and the first position L1 are arranged with the same width, the first forming position F1 is in the width direction of the substrate, that is, in the direction perpendicular to the transport direction of the substrate. It can correspond to 1 position (L1). The same can also be correspondingly applied to the second forming position F2 and the second position L2 and any additional respective positions.
[0068]
도 3은 전기 화학 디바이스들의 적어도 하나의 컴포넌트를 제조하기 위한 롤투롤 시스템의 개략도를 도시한다. 도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 롤투롤 시스템(300)은 로딩/언로딩 챔버(301)를 포함할 수 있다. 로딩/언로딩 챔버(301)는 가요성 기판(302)을 롤투롤 시스템(300)으로 그리고/또는 롤투롤 시스템(300)으로부터 로딩/언로딩하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 로딩/언로딩 챔버는 가요성 기판(302)의 처리 동안 진공 하에 유지될 수 있다. 로딩/언로딩 챔버(301)를 진공배기(evacuate)하기 위해 진공 펌프와 같은 진공 디바이스(303)가 제공될 수 있다.[0068]
3 shows a schematic diagram of a roll-to-roll system for manufacturing at least one component of electrochemical devices. As exemplarily shown in FIG. 3 , the roll-to-
[0069]
본 명세서에 설명된 실시예들에 따르면, 로딩/언로딩 챔버(301)는 언와인딩(un-winding) 모듈(304) 및/또는 리와인딩(re-winding) 모듈(305)을 포함할 수 있다. 언와인딩 모듈(304)은 가요성 기판(302)을 언와인딩하기 위한 언와인드 롤(unwind roll)을 포함할 수 있다. 처리 중에, 가요성 기판(302)은 언와인딩될 수 있고(화살표(323)로 표시됨) 그리고/또는 하나 이상의 가이드 롤들(306)에 의해 코팅 드럼(307)으로 안내될 수 있다. 처리된 후, 가요성 기판(302)은 리와인딩 모듈(305)의 리와인드 롤 상에 와인딩될 수 있다(화살표(324)).[0069]
According to embodiments described herein, the loading/
[0070]
또한, 로딩/언로딩 챔버(301)는 예컨대, 하나 이상의 장력 롤러들을 포함하는 장력 모듈(308)을 포함할 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 로딩/언로딩 챔버(301)는 또한 예컨대, 피벗 암(pivot arm)과 같은 피벗 디바이스(319)를 포함할 수 있다. 피벗 디바이스(319)는 리와인딩 모듈(305)에 대해 이동 가능하도록 구성될 수 있다.[0070]
Additionally, the loading/
[0071]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 언와인딩 모듈(304), 리와인딩 모듈(305), 가이드 롤들(306), 피벗 디바이스(319) 및 장력 모듈(308)은 기판 이송 메커니즘 및/또는 롤러 어셈블리의 일부일 수 있다.[0071]
According to the embodiments described herein, the unwinding
[0072]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 롤투롤 시스템(300)은 증발 챔버(309)를 포함할 수 있다. 증발 챔버(309)는 증착 모듈(310)을 포함할 수 있다. 증발 챔버(309)는 로딩/언로딩 챔버(301)를 진공배기하는 데 또한 사용될 수 있는 진공 디바이스(303)에 의해 진공배기될 수 있다. 추가로 또는 대안으로, 증발 챔버(309)는 로딩/언로딩 챔버(301)를 진공배기하는 데 또한 사용될 수 있는 진공 디바이스(303)로부터 분리된 진공 디바이스를 가질 수 있다.[0072]
According to embodiments described herein, the roll-to-
[0073]
도 3에 예시적으로 도시된 바와 같이, 증착 모듈(310)은 증발 디바이스(311)를 포함할 수 있다. 증발 디바이스(311)는 금속을 증발시키도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 디바이스는 하나 이상의 증발 보트들을 포함할 수 있다. 증발 디바이스는 증발 디바이스로 공급될 하나 이상의 와이어들을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 각각의 증발 보트마다 하나의 와이어가 있을 수 있다. 하나 이상의 와이어들은 증발될 재료를 포함할 수 있고 그리고/또는 그러한 재료로 만들어질 수 있다. 구체적으로, 하나 이상의 와이어들은 증발될 재료를 공급할 수 있다.[0073]
As exemplarily shown in FIG. 3 , the
[0074]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 소스는 하나 이상의 전극 빔 소스들을 포함할 수 있다. 하나 이상의 전극 빔 소스들은 증발될 재료를 증발시키기 위해 하나 이상의 전극 빔들을 제공할 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증발 디바이스(311)는 하나 이상의 유도 가열식 도가니들일 수 있다. 유도 가열식 도가니는 예컨대, RF 유도 가열에 의해, 특히 MF 유도 가열에 의해 진공 환경에서 금속을 증발시키도록 구성될 수 있다. 또한, 금속은 이를테면, 예를 들어 하나 이상의 흑연 용기들에서 교환 가능한 도가니들에 제공될 수 있다. 교환 가능한 도가니는 도가니를 둘러싸는 절연 재료를 포함할 수 있다. 하나 이상의 유도 코일들이 도가니 및 절연 재료 주위에 랩핑될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 하나 이상의 유도 코일들은 수냉될 수 있다. 교환 가능한 도가니들이 사용되는 경우, 와이어가 증발 디바이스(311)에 공급될 필요가 없다. 교환 가능한 도가니들에는 금속이 미리 로딩될 수 있고, 교환 가능한 도가니들은 주기적으로 교체 또는 재충전될 수 있다. 금속을 배치(batch)들로 제공함으로써, 증발되는 금속의 양이 유리하게 제어될 수 있다.[0074]
According to embodiments described herein, the evaporation source may include one or more electrode beam sources. One or more electrode beam sources may provide one or more electrode beams to vaporize the material to be evaporated. According to embodiments described herein, the
[0075] 도가니들의 저항 가열을 사용하여 금속들을 증발시키는 일반적인 증발 방법들과는 달리, 유도 가열식 도가니를 사용하는 것은 열 전도를 통해 외부 소스에 의해서가 아니라 도가니 내부에서 가열 프로세스가 발생되게 한다. 유도 가열식 도가니는 도가니의 모든 벽들이 매우 빠르고 균일하게 가열된다는 이점을 갖는다. 금속의 증발 온도는 일반적인 저항 가열식 도가니들에서보다 더 정밀하게 제어될 수 있다. 유도 가열식 도가니를 사용할 때, 도가니가 반드시 금속의 증발 온도보다 높게 가열될 필요는 없을 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 가요성 기판 상에 형성된 세라믹 층이 보다 균질해지도록 금속의 보다 제어되고 효율적인 증발이 제공될 수 있다. 도가니의 온도의 정밀한 제어는 또한 증발하는 금속이 튈 가능성을 줄임으로써 세라믹 층의 핀홀들 및 관통 홀 결함들을 방지할/감소시킬 수 있다. 분리판들의 핀홀 및 관통 홀 결함들은 전기 화학 전지들의 단락들을 야기할 수 있다.[0075] Unlike common evaporation methods that use resistive heating of crucibles to evaporate metals, using an induction heated crucible allows the heating process to occur inside the crucible rather than by an external source through heat conduction. Induction heated crucibles have the advantage that all the walls of the crucible are heated very quickly and evenly. The evaporation temperature of the metal can be more precisely controlled than in conventional resistance heated crucibles. When using an induction heated crucible, the crucible may not necessarily be heated above the evaporation temperature of the metal. When practicing embodiments, more controlled and efficient evaporation of metal can be provided so that a ceramic layer formed on a flexible substrate is more homogeneous. Precise control of the temperature of the crucible may also prevent/reduce pinholes and through-hole defects in the ceramic layer by reducing the likelihood of evaporating metal spatter. Pinhole and through hole defects in separator plates can cause short circuits in electrochemical cells.
[0076] 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 유도 가열식 도가니는 예컨대, (도면들에 도시되지 않은) 하나 이상의 유도 코일들에 의해 둘러싸일 수 있다. 유도 코일들은 유도 가열식 도가니의 필수 부품일 수 있다. 또한, 유도 코일들과 유도 가열식 도가니는 별도의 부품들로서 제공될 수 있다. 유도 가열식 도가니 및 유도 코일들을 개별적으로 제공하는 것은 증발 장치의 용이한 유지보수를 가능하게 할 수 있다.[0076] According to embodiments described herein, an induction heated crucible may be surrounded by one or more induction coils (not shown in the figures), for example. Induction coils may be an integral part of an induction heated crucible. Alternatively, the induction coils and induction heated crucible may be provided as separate parts. Providing the induction heated crucible and induction coils separately may allow for easy maintenance of the evaporation apparatus.
[0077]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전원(312)(도 4 참조)이 제공될 수 있다. 전원(312)은 유도 코일들에 연결될 수 있다. 전원은 저전압 및 고전류 그리고 고주파를 가진 전기를 제공하도록 구성될 수 있는 AC 전원일 수 있다. 또한, 예컨대, 공진 회로를 포함함으로써 반응 전력이 증가될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 전기 전도성 재료들에 추가하여 또는 대안으로, 유도 가열식 도가니는 예컨대, 강자성 재료들을 포함할 수 있다. 자성 재료들은 예컨대, 유도 가열 프로세스를 개선할 수 있고, 금속의 증발 온도의 보다 나은 잘 제어를 가능하게 할 수 있다.[0077]
According to embodiments described herein, a power source 312 (see FIG. 4) may be provided.
[0078]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 롤투롤 시스템(300)의 코팅 드럼(307)은 로딩/언로딩 챔버(301)를 증발 챔버(309)로부터 분리할 수 있다. 코팅 드럼(307)은 가요성 기판(302)을 증발 챔버(309)로 안내하도록 구성될 수 있다. 코팅 드럼(307)은 가요성 기판(302)이 증발 디바이스(311)를 지날 수 있도록 처리 시스템 내에 배열될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 코팅 드럼(307)은 냉각될 수 있다.[0078]
According to the embodiments described herein, the
[0079]
증착 모듈(310)은 증발 디바이스(311)와 코팅 드럼(307) 사이에 플라즈마(321)를 생성하도록 구성된 플라즈마 소스(313)를 포함할 수 있다. 플라즈마 소스(313)는 예컨대, 플라즈마(321)를 전자 빔으로 점화하도록 구성된 전자 빔 디바이스일 수 있다. 본 명세서의 추가 실시예들에 따르면, 플라즈마 소스는 중공 애노드 증착 플라즈마 소스일 수 있다. 플라즈마(321)는 증발하는 금속이 튈 가능성을 더 줄임으로써 기판 상의 다공성 코팅에서 핀홀들 및 관통 홀 결함들을 방지하는/감소시키는 것을 도울 수 있다. 플라즈마는 또한 증발된 금속의 입자들을 더 여기시킬 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 플라즈마는 가요성 기판 상에 증착된 다공성 코팅의 밀도 및 균일성을 증가시킬 수 있다.[0079]
The
[0080]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 증착 모듈(310)은 프로세스 가스를 공급하기 위한 가스 공급부를 포함할 수 있다. 가스 공급부는 가스 도입 디바이스(314)를 포함할 수 있다. 가스 도입 디바이스(314)는 증착 모듈(310) 및/또는 증발 챔버(309) 내로 프로세스 가스를 제어 가능하게 도입하도록 배열될 수 있다. 예컨대, 가스 도입 디바이스는 예를 들어, 증착 모듈(310) 및/또는 증발 챔버(309)에 프로세스 가스를 제공하기 위한 프로세스 가스 공급부에 연결된 공급 튜브 및 노즐을 포함할 수 있다.[0080]
According to the embodiments described herein, the
[0081]
프로세스 가스는 반응성 가스일 수 있다. 구체적으로, 프로세스 가스는 증발 디바이스(311)에 의해 증발된 금속과 반응하는 반응성 가스일 수 있다. 예컨대, 프로세스 가스는 산소, 오존, 아르곤 및 이들의 조합들일 수 있고 그리고/또는 이들을 포함할 수 있다.[0081]
A process gas may be a reactive gas. Specifically, the process gas may be a reactive gas that reacts with the metal evaporated by the
[0082]
프로세스 가스에 산소가 포함되는 경우, 산소 가스는 예를 들어, 증발된 금속과 반응하여 가요성 기판(302) 상에 세라믹 층을 형성할 수 있다. 분리판 또는 분리판 막, 캐소드 및 애노드와 같은 전기 화학 에너지 저장 디바이스의 컴포넌트들은 AlOy를 포함할 수 있다. 유도 가열식 도가니에 의해 알루미늄과 같은 금속이 증발될 수 있고, 가스 도입 디바이스를 통해 증발된 금속에 산소가 공급될 수 있다.[0082]
When oxygen is included in the process gas, the oxygen gas may react with, for example, evaporated metal to form a ceramic layer on the
[0083]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 롤투롤 시스템(300)은 가스 어셈블리(316)를 포함할 수 있다. 가스 어셈블리(316)는 산소와 같은 산화 가스를 공급하도록 구성될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 롤투롤 시스템(300)은 (도시되지 않은) 가열 어셈블리를 포함할 수 있다. 가열 어셈블리는 공급된 산화 가스, 가요성 기판(302) 및 세라믹 층 중 적어도 하나의 온도를 상승시키도록 구성될 수 있다.[0083]
According to embodiments described herein, the roll-to-
[0084]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 롤투롤 시스템(300)은 흡입 디바이스(317)를 포함할 수 있다. 흡입 디바이스(317)는 과도한 산화 가스, 즉 세라믹 층을 산화하는 데 사용되지 않는 산화 가스를 흡입하도록 구성될 수 있다. 흡입 디바이스(317)는 가요성 기판(302)에 대해 가스 어셈블리(316)의 반대편에 배치될 수 있다. 이에 따라, 가스 어셈블리(316)에 의해 공급된 프로세스 가스는 세라믹 층에 제공되어, 가요성 기판(302)을 가로지르며, 흡입 디바이스(317)에 의해 흡입될 수 있고, 이는 롤투롤 시스템(300)의 오염을 유리하게 방지할 수 있다.[0084]
According to embodiments described herein, the roll-to-
[0085]
본 명세서의 실시예들에 따르면, 롤투롤 시스템(300)은 (도 3 - 도 5에 도시된) 처리 시스템(318)을 포함할 수 있다. 처리 시스템(318)은 기판 상에 증착된 세라믹 층의 두께 및/또는 균일성 및 조성 중 적어도 하나에 대한 정보를 포함하는 모니터링 신호를 획득하도록 적응될 수 있다.[0085]
According to embodiments herein, the roll-to-
[0086]
도 4는 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 처리 시스템(318)을 포함하는, 도 3에 따른 롤투롤 시스템(300)의 확대된 섹션(400)을 도시한다. 도 4에 예시적으로 도시된 바와 같이, 처리 시스템(318)은 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 이온화 방사선을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 방사선 유닛(401)을 포함한다. 이온화 방사선은 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)을 향해 지향된다. 추가로, 처리 시스템(318)은 적어도 하나의 방사선 유닛(401) 내의 제1 포지션(S1)에 배열된 적어도 제1 센서(402)를 포함한다. 또한, 적어도 제1 센서(402)는 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에서 방출된 방사를 검출하도록 구성된다. 처리 시스템(318)은 검출된 방사에 기초하여 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하도록 구성된 적어도 하나의 제어기(403)를 더 포함한다.[0086]
FIG. 4 shows an
[0087] 추가 실시예들에서, 적어도 제1 센서는 방사선 유닛의 임의의 위치에 배열될 수 있다. 특정 실시예들에서, 적어도 제1 센서는 세라믹 층에 의해 한정된 평면에 평행한 평면에 배열될 수 있다. 특히, 적어도 제1 센서는 세라믹 재료가 허용되지 않는 기판의 표면을 향하는 평면에 배열될 수 있다. 보다 구체적으로, 적어도 제1 센서는 적어도 제1 포지션(L1)을 향하도록 배열될 수 있다.[0087] In further embodiments, at least the first sensor may be arranged at any position of the radiation unit. In certain embodiments, at least the first sensor may be arranged in a plane parallel to the plane defined by the ceramic layer. In particular, at least the first sensor can be arranged in a plane facing the surface of the substrate where ceramic material is not allowed. More specifically, at least the first sensor may be arranged to face at least the first position L1.
[0088] 특정 실시예에서, 도 4에 예시된 처리 시스템은 도 1에 따른 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법으로 작동하도록 구성된다.[0088] In a particular embodiment, the processing system illustrated in FIG. 4 is configured to operate in a method for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate according to FIG. 1 .
[0089]
도 5는 도 4의 실시예들에 따른 처리 시스템을 도시하며; 적어도 하나의 방사선 유닛(401)은 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)을 향해, 본 명세서에서 설명되는 바와 같이 이온화 방사선을 방출하도록 추가로 구성될 수 있다. 특히, 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)은 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)과는 유리하게 다를 수 있다. 처리 시스템(318)은 적어도 하나의 방사선 유닛(401) 내의 제2 포지션(S2)에 배열된 적어도 제2 센서(404)를 더 포함할 수 있다. 특히, 제2 포지션(S2)은 제1 포지션(S1)과는 유리하게 다를 수 있다. 추가로, 적어도 제2 센서(404)는 이온화 방사선에 대한 응답으로 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에서 방출된 방사를 검출하도록 구성될 수 있다. 또한, 적어도 하나의 제어기(403)는 검출된 방사에 기초하여 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께를 평가하도록 추가로 구성될 수 있다.[0089]
Figure 5 shows a processing system according to the embodiments of Figure 4; The at least one
[0090] 추가 실시예들에서, 적어도 제2 센서는 방사선 유닛의 임의의 위치에 배열될 수 있다. 특정 실시예들에서, 적어도 제2 센서는 세라믹 층에 의해 한정된 평면에 평행한 평면에 배열될 수 있다. 특히, 적어도 제2 센서는 세라믹 재료가 허용되지 않는 기판의 표면을 향하는 평면에 배열될 수 있다. 보다 구체적으로, 적어도 제2 센서는 적어도 제1 포지션(L2)을 향하도록 배열될 수 있다. 특정 실시예들에서, 적어도 제1 센서는 적어도 제1 포지션(L1)을 향하도록 배열될 수 있고, 적어도 제2 센서는 적어도 제2 포지션(L2)을 향하도록 배열될 수 있다.[0090] In further embodiments, at least the second sensor can be arranged at any position of the radiation unit. In certain embodiments, at least the second sensor may be arranged in a plane parallel to the plane defined by the ceramic layer. In particular, at least the second sensor can be arranged in a plane facing the surface of the substrate where ceramic material is not allowed. More specifically, at least the second sensor may be arranged to face at least the first position (L2). In certain embodiments, at least a first sensor can be arranged to face at least a first position L1 and at least a second sensor can be arranged to face at least a second position L2.
[0091]
추가 실시예들에서, 적어도 하나의 제어기(403)는 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께와 비교하도록 구성될 수 있다. 특정 실시예들에서, 적어도 하나의 제어기는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 공차를 고려하여 미리 결정된 두께와 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께 및 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께 중 적어도 하나를 비교하도록 구성될 수 있다.[0091]
In further embodiments, the at least one
[0092] 또한, 적어도 하나의 제어기는 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께를 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께로 조정하도록 구성될 수 있다.[0092] Additionally, the at least one controller may be configured to adjust the thickness of the ceramic layer at the at least first position L1 to the thickness of the ceramic layer at the at least second position L2.
[0093] 추가 실시예들에서, 적어도 하나의 제어기는 본 명세서에서 설명되는 바와 같은 세라믹 층의 영역에서의 세라믹 층의 두께를 적어도 제1 포지션(L1)에서의 세라믹 층의 두께 및 적어도 제2 포지션(L2)에서의 세라믹 층의 두께 중 적어도 하나로 조정하도록 유리하게 구성될 수 있다.[0093] In further embodiments, the at least one controller may set the thickness of the ceramic layer in the region of the ceramic layer as described herein to a thickness of the ceramic layer at the at least first position (L1) and at least a second position (L2). can advantageously be configured to adjust to at least one of the thickness of the ceramic layer in
[0094] 특정 실시예에서, 도 5에 예시된 처리 시스템은 도 2에 따른 기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법으로 작동하도록 구성된다.[0094] In a particular embodiment, the processing system illustrated in FIG. 5 is configured to operate in a method for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate according to FIG. 2 .
[0095]
추가 실시예들에서, 제어기(403)는 증착 모듈(310), 가스 도입 디바이스(314), 플라즈마 소스(313) 및 전원(312) 중 적어도 하나에 연결될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 제어기(403)는 증착 모듈(310)에 제공되는 전력, 플라즈마 소스(313)에 제공되는 전력, 및/또는 가스 도입 디바이스(314)에 의해 증착 모듈(310)에 도입되는 처리 가스의 양 및/또는 처리 가스의 가스 흐름의 배향 중 적어도 하나를 조정하도록 구성될 수 있다.[0095]
In further embodiments,
[0096]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가스 도입 디바이스(314)는 금속의 증발 방향(322)에 대략 평행한 방향으로 프로세스 가스의 가스 흐름을 제공하도록 배열될 수 있다. 본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 가스 도입 디바이스에 의해 제공되는 가스 흐름의 배향은 세라믹 층의 균일성 및 조성 중 적어도 하나에 따라 조정될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 세라믹 층을 형성하기 위한 반응성 가스와 증발된 금속 사이의 보다 효율적인 반응이 보장될 수 있다. 증발 디바이스(311)로부터 금속의 증발 방향(322)에 본질적으로 평행한 방향으로 반응성 가스를 도입하도록 가스 도입 디바이스(314)를 배열하는 것은 또한, 증발된 금속과 상호 작용하는 프로세스 가스의 양을 보다 정확하게 제어할 수 있게 함으로써 코팅 프로세스를 보다 잘 제어하는 데 도움이 될 수 있다.[0096]
According to embodiments described herein, the
[0097]
본 명세서에서 설명되는 실시예들에 따르면, 플라즈마(321)는 금속의 증발 방향(322)에 본질적으로 수직인 방향으로 안내될 수 있다. 실시예들을 실시할 때, 증발하는 금속이 튀는 것이 방지될 수 있고 그리고/또는 세라믹 층의 핀홀 결함들이 감소될 수 있다.[0097]
According to the embodiments described herein, the
[0098] 본 명세서에서 설명한 방법 및 처리 시스템은 하드웨어 컴포넌트들, 적절한 소프트웨어에 의해 프로그래밍된 컴퓨터에 의해, 이 둘의 임의의 조합에 의해, 또는 임의의 다른 방식으로 각각 수행 및 동작될 수 있다.[0098] The methods and processing systems described herein may each be performed and operated by hardware components, by a computer programmed with appropriate software, by any combination of the two, or in any other way.
[0099] 전술한 내용은 본 개시내용의 실시예들에 관한 것이지만, 본 개시내용의 기본 범위를 벗어나지 않으면서 본 개시내용의 다른 실시예들 및 추가 실시예들이 안출될 수 있으며, 본 개시내용의 범위는 하기의 청구항들에 의해 결정된다.[0099] While the foregoing relates to embodiments of the present disclosure, other and additional embodiments of the present disclosure may be devised without departing from the basic scope of the present disclosure, the scope of which is as follows is determined by the claims of
[00100] 특히, 이러한 서면 기술은 최선 모드를 포함하는 본 개시내용을 개시하기 위해 그리고 또한 임의의 디바이스들 또는 시스템들을 제작하여 사용하고 임의의 통합된 방법들을 수행하는 것을 포함하여 설명된 청구 대상을 실시할 수 있게 하기 위해 예들을 사용한다. 다양한 특정 실시예들이 앞서 말한 내용에서 개시되었지만, 앞서 설명한 실시예들의 상호 배타적이지 않은 특징들이 서로 결합될 수 있다. 특허 가능한 범위는 청구항들에 의해 정의되고, 다른 예들은 그 예들이 청구항들의 문언과 다르지 않은 구조적 엘리먼트들을 갖는다면, 또는 그 예들이 청구항들의 문언과 사소한 차이들을 갖는 동등한 구조적 엘리먼트들을 포함한다면, 청구항들의 범위 내에 있는 것으로 의도된다.[00100] In particular, this written description is intended to disclose the present disclosure, including the best mode, and also to implement the described subject matter, including making and using any devices or systems and performing any incorporated methods. Use examples to make it happen. While various specific embodiments have been disclosed in the foregoing, non-mutually exclusive features of the foregoing embodiments may be combined with each other. The patentable scope is defined by the claims, and other examples are those provided that the examples have structural elements that do not differ from the literal language of the claims, or if the examples include equivalent structural elements with minor differences from the literal language of the claims. It is intended to be within the range.
Claims (15)
전면과 뒷면을 갖는 기판을 제공하는 단계(101) ― 상기 기판은 상기 전면 및 상기 뒷면 중 적어도 하나 상에 상기 세라믹 층으로 코팅됨 ―;
상기 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에 이온화 방사선을 가하는 단계(102);
상기 이온화 방사선에 대한 응답으로 상기 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에서 방출된 방사를 검출하는 단계(103); 및
검출된 방사에 기초하여 상기 적어도 제1 포지션(L1)에서의 상기 세라믹 층의 두께를 평가하는 단계(104)를 포함하는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(100, 200).A method (100, 200) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate, comprising:
providing (101) a substrate having a front side and a back side, wherein the substrate is coated with the ceramic layer on at least one of the front side and the back side;
applying (102) ionizing radiation to at least a first position (L1) of the ceramic layer;
detecting radiation emitted at at least a first position (L1) of the ceramic layer in response to the ionizing radiation (103); and
Evaluating (104) the thickness of the ceramic layer in the at least first position (L1) based on the detected radiation.
A method (100, 200) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate.
상기 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에 이온화 방사선을 가하는 단계(201) ― 상기 적어도 제2 포지션(L2)은 상기 적어도 제1 포지션(L1)과 다름 ―;
상기 이온화 방사선에 대한 응답으로 상기 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에서 방출된 방사를 검출하는 단계(202); 및
상기 적어도 제2 포지션(L2)에서의 상기 세라믹 층의 두께를 평가하는 단계(203)를 포함하는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(200).According to claim 1,
applying (201) ionizing radiation to at least a second position (L2) of said ceramic layer, said at least second position (L2) being different from said at least first position (L1);
detecting radiation emitted at at least a second position (L2) of the ceramic layer in response to the ionizing radiation (202); and
Evaluating (203) the thickness of the ceramic layer in the at least second position (L2).
A method (200) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate.
상기 적어도 제1 포지션(L1)에서의 두께를 상기 적어도 제2 포지션(L2)에서의 두께와 비교하는 단계(204); 및
상기 적어도 제1 포지션(L1)에서의 상기 세라믹 층의 두께를 상기 적어도 제2 포지션(L2)에서의 상기 세라믹 층의 두께로 조정하는 단계(205)를 더 포함하는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(200).According to claim 2,
comparing (204) the thickness at the at least first position (L1) to the thickness at the at least second position (L2); and
Adjusting (205) the thickness of the ceramic layer at the at least first position (L1) to the thickness of the ceramic layer at the at least second position (L2).
A method (200) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate.
상기 적어도 제1 포지션(L1)에서의 상기 세라믹 층의 두께 및 상기 적어도 제2 포지션(L2)에서의 상기 세라믹 층의 두께 중 적어도 하나에 대응하는 영역에서 상기 세라믹 층의 두께를 조정하는 단계를 더 포함하는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(100).According to claim 3,
adjusting the thickness of the ceramic layer in a region corresponding to at least one of the thickness of the ceramic layer at the at least first position (L1) and the thickness of the ceramic layer at the at least second position (L2); including,
A method (100) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate.
상기 기판을 제공하는 단계는,
전면과 뒷면을 갖는 기판을 제공하는 단계; 및
상기 기판 상에 세라믹 층을 형성하는 단계를 포함하는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(100, 200).According to any one of claims 1 to 4,
The step of providing the substrate,
providing a substrate having a front side and a back side; and
Forming a ceramic layer on the substrate,
A method (100, 200) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate.
상기 세라믹 층은 반응성 증발에 의해 형성되는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(100).According to any one of claims 1 to 5,
The ceramic layer is formed by reactive evaporation,
A method (100) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate.
상기 세라믹 층은 적어도 제1 형성 포지션(F1) 및 제2 형성 포지션(F2)으로 형성되며,
상기 제1 형성 포지션(F1)은 상기 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에 대응하고, 상기 제2 형성 포지션(F2)은 상기 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에 대응하는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(200).According to any one of claims 1 to 6,
The ceramic layer is formed in at least a first formation position (F1) and a second formation position (F2),
The first formation position (F1) corresponds to at least a first position (L1) of the ceramic layer, and the second formation position (F2) corresponds to at least a second position (L2) of the ceramic layer,
A method (200) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate.
상기 세라믹 층은 다음 화학식으로부터 선택된 세라믹 조성물 중 하나이며,
AxBy
A는 전이 금속들, 전이후(post-transition) 금속들 및 준금속(metalloid)들로 이루어진 그룹으로부터 선택되고;
B는 산화물, 질화물, 탄화물의 그룹으로부터 선택되며;
x는 A의 화학량론 수이고 y는 B의 화학량론 수인,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(100, 200).According to any one of claims 1 to 7,
The ceramic layer is one of a ceramic composition selected from the formula:
A x B y
A is selected from the group consisting of transition metals, post-transition metals and metalloids;
B is selected from the group of oxides, nitrides and carbides;
x is the stoichiometric number of A and y is the stoichiometric number of B,
A method (100, 200) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate.
상기 이온화 방사선은 A 및 B 중 적어도 하나를 이온화하도록 구성되는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 방법(100, 200).According to claim 8,
wherein the ionizing radiation is configured to ionize at least one of A and B;
A method (100, 200) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate.
- 상기 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)을 향해 이온화 방사선을 방출하도록 구성된 적어도 하나의 방사선 유닛(401);
- 상기 적어도 하나의 방사선 유닛(401) 내의 제1 포지션(S1)에 배열되는 적어도 제1 센서(402) ― 상기 적어도 제1 센서(402)는 상기 이온화 방사선에 대한 응답으로 상기 세라믹 층의 적어도 제1 포지션(L1)에서 방출된 방사를 검출하도록 구성됨 ―; 및
- 검출된 방사에 기초하여 적어도 제1 포지션(L1)에서의 상기 세라믹 층의 두께를 평가하도록 구성된 적어도 하나의 제어기(403)를 포함하는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 처리 시스템(318).A processing system (318) for controlling the thickness of a ceramic layer on a substrate,
- at least one radiation unit (401) configured to emit ionizing radiation towards at least a first position (L1) of said ceramic layer;
- at least a first sensor 402 arranged in a first position S1 in said at least one radiation unit 401 - said at least first sensor 402 responding to said ionizing radiation to at least a first sensor of said ceramic layer; configured to detect radiation emitted at position 1 (L1); and
- at least one controller (403) configured to evaluate the thickness of the ceramic layer in at least a first position (L1) based on the detected radiation,
Processing system 318 for controlling the thickness of the ceramic layer on the substrate.
- 상기 적어도 하나의 방사선 유닛(401)은 상기 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)을 향해 이온화 방사선을 방출하도록 추가로 구성되고;
상기 처리 시스템은,
- 상기 적어도 하나의 방사선 유닛(401) 내의 제2 포지션(S2)에 배열되는 적어도 제2 센서(404)를 더 포함하며,
상기 적어도 제2 센서(404)는 이온화 방사선에 대한 응답으로 상기 세라믹 층의 적어도 제2 포지션(L2)에서 방출된 방사를 검출하도록 구성되고,
- 상기 적어도 하나의 제어기(403)는 검출된 방사에 기초하여 상기 적어도 제2 포지션(L2)에서의 상기 세라믹 층의 두께를 평가하도록 추가로 구성되는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 처리 시스템(318).According to claim 10,
- said at least one radiation unit (401) is further configured to emit ionizing radiation towards at least a second position (L2) of said ceramic layer;
The processing system,
- at least a second sensor (404) arranged in a second position (S2) in said at least one radiation unit (401);
the at least second sensor (404) is configured to detect radiation emitted at at least a second position (L2) of the ceramic layer in response to the ionizing radiation;
- the at least one controller (403) is further configured to evaluate the thickness of the ceramic layer in the at least second position (L2) based on the detected radiation,
Processing system 318 for controlling the thickness of the ceramic layer on the substrate.
상기 적어도 하나의 제어기(403)는,
상기 적어도 제1 포지션(L1)에서의 상기 세라믹 층의 두께를 상기 적어도 제2 포지션(L2)에서의 상기 세라믹 층의 두께와 비교하고; 그리고
상기 적어도 제1 포지션(L1)에서의 상기 세라믹 층의 두께를 상기 적어도 제2 포지션(L2)에서의 상기 세라믹 층의 두께로 조정하도록 구성되는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 처리 시스템(318).According to claim 10 or 11,
The at least one controller 403,
compare the thickness of the ceramic layer at the at least first position (L1) with the thickness of the ceramic layer at the at least second position (L2); and
configured to adjust the thickness of the ceramic layer in the at least first position (L1) to the thickness of the ceramic layer in the at least second position (L2),
Processing system 318 for controlling the thickness of the ceramic layer on the substrate.
상기 적어도 하나의 제어기(403)는 상기 적어도 제1 포지션(L1)에서의 상기 세라믹 층의 두께 및 상기 적어도 제2 포지션(L2)에서의 상기 세라믹 층의 두께 중 적어도 하나에 대응하는 영역에서 상기 세라믹 층의 두께를 조정하도록 구성되는,
기판 상의 세라믹 층의 두께를 제어하기 위한 처리 시스템(318).According to any one of claims 10 to 12,
The at least one controller 403 controls the ceramic layer in a region corresponding to at least one of a thickness of the ceramic layer at the at least first position (L1) and a thickness of the ceramic layer at the at least second position (L2). configured to adjust the thickness of the layer,
Processing system 318 for controlling the thickness of the ceramic layer on the substrate.
롤투롤 시스템.comprising at least one processing system according to any one of claims 10 to 13;
Roll-to-roll system.
처리 시스템(318).comprising at least one radiation unit 401, at least a first sensor 402, at least a second sensor 404 and at least one controller 403;
processing system 318 .
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