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KR-20260060565-A - DEPOSITION APPARATUS AND DEPOSITION METHOD

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Abstract

본 개시에 따라 상압에서 금속층을 두께 방향으로 균일하게 증착할 수 있는 증착 장치 및 증착 방법은 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 금속층을 증착하고, 상기 폴리올레핀계 필름의 타면에 음압을 형성할 수 있다.

Inventors

  • 이주성

Assignees

  • 주식회사 엘지화학

Dates

Publication Date
20260506
Application Date
20241025

Claims (12)

  1. 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 금속층을 증착하는 증착부; 및 상기 폴리올레핀계 필름을 이송하고, 상기 폴리올레핀계 필름의 타면에 음압을 형성하는 음압 형성부; 를 포함하는 증착 장치.
  2. 제1 항에 있어서, 상기 증착부는 상기 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 금속 전구체를 공급하는 금속 전구체 공급부; 및 상기 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 산화제를 공급하는 산화제 공급부; 를 포함하고, 상기 금속 전구체 공급부 및 상기 산화제 공급부는 상기 폴리올레핀계 필름의 이송 방향을 따라 교번 배치되는 증착 장치.
  3. 제2 항에 있어서, 상기 증착부는 상기 금속 전구체 공급부 및 상기 산화제 공급부 사이에서 상기 폴리올레핀계 필름의 이송 방향을 따라 배치되고, 상기 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 비활성 기체를 공급하는 퍼지부; 를 더 포함하는 증착 장치.
  4. 제3 항에 있어서, 상기 증착부는 상기 금속 전구체 공급부 및 상기 퍼지부 사이 및/또는 상기 산화제 공급부 및 상기 퍼지부 사이에서 상기 폴리올레핀계 필름의 이송 방향을 따라 배치되고, 외부로 기체를 배출하는 배기부; 를 더 포함하는 증착 장치.
  5. 제1 항에 있어서, 상기 음압 형성부는 회전 가능한 이송 롤인 증착 장치.
  6. 제5 항에 있어서, 상기 이송 롤은 내측으로 흡기 가능한 석션 롤인 증착 장치.
  7. 폴리올레핀계 필름을 이송하기; 상기 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 금속층을 증착하기; 및 상기 폴리올레핀계 필름의 타면에 음압을 형성하기; 를 포함하는 증착 방법.
  8. 제7 항에 있어서, 상기 폴리올레핀계 필름의 기공도는 30 % 내지 80 %의 범위 내인 증착 방법.
  9. 제7 항에 있어서, 상기 증착하기는 상압에서 진행되는 증착 방법.
  10. 제7 항에 있어서, 상기 증착하기는 상기 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 금속 전구체를 공급하기; 및 상기 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 산화제를 공급하기; 를 포함하고, 상기 금속 전구체를 공급하기 및 상기 산화제를 공급하기는 번갈아가며 진행되는 증착 방법.
  11. 제10 항에 있어서, 상기 증착하기는 상기 금속 전구체를 공급하기 및 상기 산화제를 공급하기 사이에서 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 비활성 기체를 공급하기; 를 더 포함하는 증착 방법.
  12. 제11 항에 있어서, 상기 증착하기는 상기 금속 전구체를 공급하기 및 상기 비활성 기체를 공급하기 사이 및/또는 상기 산화제를 공급하기 및 상기 비활성 기체를 공급하기 사이에서 외부로 기체를 배기하기; 를 더 포함하는 증착 방법.

Description

증착 장치 및 증착 방법{DEPOSITION APPARATUS AND DEPOSITION METHOD} 본 개시(Disclosure)는 증착 장치에 관한다. 본 개시는 증착 방법에 관한다. 전지 분리막의 기재는 폴리올레핀계 필름을 포함할 수 있다. 상기 전지 분리막이 적용되는 전지는 전해액이 내부에 주입되어야 작동될 수 있다. 상기 전해액의 상기 전지 분리막으로의 함침성이 개선되면 상기 전지의 성능의 개선을 기대해볼 수 있다. 한편 상기 폴리올레핀계 필름과 상기 전해액은 서로 다른 극성을 가질 수 있다. 따라서 상기 전해액의 상기 폴리올레핀계 필름으로의 함침성은 개선되는 것이 좋다. 원자층 증착(Atomic Layer Deposition ; ALD)은 화학 흡착과 자기 포화 반응을 이용하여 특정 부재의 표면에 균일한 박막을 형성하는 방법이다. 원자층 증착은 상압(Atmospheric Pressure)에서 진행될 수 있다. 도 1은 본 개시의 증착 장치의 모식도다. 도 2는 상기 증착 장치의 증착부의 모식도다. 도 3은 상기 증착 장치의 음압 형성부의 모식도다. 이하 본 개시가 상세하게 설명된다. 본 개시의 일 구체예(Embodiment)는 증착 장치에 관한다. 상기 증착 장치는 원자층 증착 장치일 수 있다. 원자층 증착은 화학 흡착과 자기 포화 반응을 이용하여 특정 부재의 표면에 균일한 박막을 형성하는 방법이다. 원자층 증착은 상압(Room Pressure)에서 진행될 수 있다. 본 개시에서 상압은 별도의 감압 또는 가압되지 않은 자연 그대로의 압력, 예를 들어 대기압을 의미할 수 있다. 상기 증착 장치는 전지 분리막의 기재층에 금속층을 증착할 수 있다. 상기 전지는 전기화학 반응을 하는 모든 소자를 포함할 수 있다. 상기 전지는 모든 종류의 1차, 2차 전지, 연료 전지, 태양 전지 또는 캐퍼시터(capacitor) 등을 의미할 수 있다. 특히 상기 전지는 리튬 2차 전지를 의미할 수 있다. 상기 리튬 2차 전지는 리튬 금속 2차 전지, 리튬 이온 2차 전지, 리튬 폴리머 2차 전지 또는 리튬 이온 폴리머 2차 전지 등을 의미할 수 있다. 상기 분리막은 전지에 적용되어 전극(양극 및 음극) 간의 접촉을 막을 수 있다. 또한 상기 분리막은 전하 담체(예: 금속 이온)가 전극 사이를 이동하도록 할 수 있다. 상기 전지는 리튬 이온 전지일 수 있다. 상기 분리막은 리튬 이온이 상기 전지에서 이동하도록 할 수 있다. 상기 분리막은 기재층을 포함할 수 있다. 유체는 상기 기재층의 기공을 통해 상기 기재층의 일면에서 다른 면으로 이동할 수 있다. 상기 기재층은 다공성 폴리올레핀계 필름을 포함할 수 있다. 여기서 폴리올레핀계 다공성 필름은 폴리올레핀계 수지를 주성분으로 포함하는 다공성 필름을 의미한다. 상기 폴리올레핀계 다공성 필름은 상기 폴리올레핀계 수지를 상기 폴리올레핀계 다공성 필름을 구성하는 재료 전체의 50 부피% 이상, 90 부피 % 이상 또는 95 부피% 이상으로 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 필름의 기공도는 30 % 내지 80 %의 범위 내일 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지가 포함하는 성분의 중량 평균 분자량은 3×105 내지 25×106일 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지가 포함하는 성분의 중량 평균 분자량이 100만 이상이면, 상기 폴리올레핀 다공성 필름을 포함하는 분리막의 강도가 향상될 수 있다. 상기 폴리올레핀계 수지는 열가소성 수지를 포함할 수 있다. 열가소성 수지는 에틸렌, 프로필렌, 1-부텐, 4-메틸-1-펜텐, 1-헥센 등의 단량체가 중합되어 이루어지는 단독 중합체(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리부텐) 또는 공중합체(예를 들어, 에틸렌-프로필렌 공중합체)를 포함할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 다공성 필름은 이들 폴리올레핀계 수지를 단독으로 포함하는 층, 또는 이들 폴리올레핀계 수지의 2종 이상을 포함하는 층일 수 있다. 이 중 폴리에틸렌, 에틸렌을 주요 골격으로 하는 고분자량의 폴리에틸렌은 과대 전류가 흐르는 것을 보다 저온에서 저지(셧 다운)할 수 있다. 또한 폴리올레핀계 다공성 필름은 해당 필름의 기능을 손상시키지 않는 폴리올레핀계 수지 이외의 성분을 추가로 포함할 수 있다. 상기 증착 장치는 상기 전지 분리막의 기재층에 금속층을 두께 방향으로 균일하게 증착할 수 있다. 여기서 금속층이 두께 방향으로 균일하다는 것은 상기 금속층이 상기 분리막에서 균일한 두께로 배치되는 것을 의미할 수 있다. 또한 본 개시의 상기 증착 장치는 상기의 균일한 증착을 상압(Room Pressure)에서 진행할 수 있다. 도 1은 본 개시의 증착 장치의 모식도다. 도 1을 참조하면, 상기 증착 장치는 증착부(ALD) 및 음압 형성부(SCR)를 포함할 수 있다. 도 1에 도시된 것처럼, 상기 증착 장치는 상기 증착부(ALD) 및 상기 음압 형성부(SCR) 각각을 복수 포함할 수 있다. 상기 증착 장치는 상기 폴리올레핀계 필름의 일면 상에 금속층(구체적으로는 금속 산화물층)을 증착하는 과정을 연속적으로 진행할 수 있다. 이 때 도 1에 도시한 것처럼 어느 일 증착부(ALD)와 음압 형성부(SCR)의 배치는 연속 공정 상 이전 또는 이후 단계의 일 증착부(ALD)와 음압 형성부(SCR)의 배치와 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)을 기준으로 반대일 수 있다. 구체적으로 상기 증착 장치의 일 부분에서 상기 증착부(ALD)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 일면 상에 배치될 수 있고, 상기 음압 형성부(SCR)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 타면 상에 배치될 수 있다. 동시에 상기 증착 장치의 다른 일 부분(바람직하게는 연속 공정 상 이전 및/또는 이후 부분)에서 상기 증착부(ALD)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 타면 상에 배치될 수 있고, 상기 음압 형성부(SCR)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 일면 상에 배치될 수 있다. 그 결과 상기 증착 장치는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 양면 상에 금속층을 증착할 수 있다. 상기 증착부(ALD)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 일면 상에 금속층을 증착, 구체적으로 원자층 증착할 수 있다. 구체적으로 상기 증착부(ALD)는 금속 전구체 및 산화제 각각의 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)으로의 화학적 흡착과 상호 간의 자기 포화 반응을 이용하여 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 일면 상에 금속층을 형성할 수 있다. 상기 음압 형성부(SCR)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)을 이송할 수 있고 동시에 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 타면에 음압을 형성할 수 있다. 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)이 이송되면 상기 금속층을 형성하는 과정이 단계적으로 반복하여 진행될 수 있다. 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 타면에 음압이 형성되면 두께 방향(상기 필름의 일면에서 타면 방향, 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 내측을 향하는 방향)으로 공기가 이동할 수 있다. 그 결과 상기 금속층은 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 내측으로 균일한 두께를 가지며 형성될 수 있다. 도 2는 상기 증착 장치의 증착부(ALD)의 모식도다. 도 2를 참조하면, 상기 증착부(ALD)는 금속 전구체 및 산화제 간의 반응으로 상기 금속층을 형성할 수 있다. 상기 증착부(ALD)는 금속 전구체를 공급하는 금속 전구체 공급부(PCR) 및 산화제를 공급하는 산화제 공급부(OXD)를 포함할 수 있다. 상기 금속 전구체 공급부(PCR)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 일면 상에 금속 전구체를 공급할 수 있다. 상기 산화제 공급부(OXD)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 일면 상에 산화제를 공급할 수 있다. 상기 금속층은 원자층 증착법으로 금속 전구체에 산화제를 반응시켜 형성될 수 있다. 상기 금속층은 상기 전지 분리막의 기재층에 형성될 수 있는 금속 산화물층일 수 있다. 상기 금속층은 SrTiO3, SnO2, CeO2, MgO, NiO, CaO, ZnS, ZnOS, ZrO2, Y2O3, SiC, CeO2, MgO, WO3, Ta2O5, RuO2, NiO, BaTiO3, Pb(Zr, Ti)O3(PZT), HfO2, SrTiO3, NiO, ZrO2, Al2O3, SiO2, TiO2 및 ZnO로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 금속 전구체는 TMA(trimethylaluminum), AlCl3, DEZ(Diethylzinc), TiCl4, Ti[(OCH)(CH3)2]4, SiCl4, 및 TEMASi(tetrakis-ethyl-methyl-amino-Silcon)로 이루어지는 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다. 상기 산화제는 물, 산소 및 수증기 등을 포함할 수 있다. 상기 산화제는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)에 도포된 상기 금속 전구체 상에 도포될 수 있다. 또한 상기 금속 전구체는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)에 도포된 상기 산화제 상에 도포될 수 있다. 즉 상기 산화제 및 상기 금속 전구체는 서로 번갈아가며 도포될 수 있다. 이 과정은 반복될 수 있다. 즉 상기 금속 전구체 공급부(PCR) 및 상기 산화제 공급부(OXD)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 이송 방향을 따라 교번 배치될 수 있다. 상기 산화제가 상기 금속 전구체 상에 도포되기 전에 상기 금속 전구체 상의 잔여물은 제거될 수 있다. 또한 상기 금속 전구체가 상기 산화제 상에 도포되기 전에 상기 산화제 상의 잔여물은 제거될 수 있다. 그 결과 상기 금속층은 단일층으로 제작될 수 있다. 상기 잔여물은 비활성 기체를 공급하는 이른 바 퍼징(Purging)으로 제거될 수 있다. 도 2를 참조하면, 상기 증착부(ALD)는 퍼지부(PUG)를 더 포함할 수 있다. 상기 퍼지부(PUG)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 일면 상에 비활성 기체를 공급할 수 있다. 비활성 기체는 질소, 수소, 아르곤 또는 크립톤 등을 포함할 수 있다. 상기 퍼지부(PUG)는 상기 금속 전구체가 상기 산화제 상에 도포되기 전 및/또는 상기 산화제가 상기 금속 전구체 상에 도포되기 전에 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 일면 상에 비활성 기체를 공급할 수 있다. 따라서 상기 퍼지부(PUG)는 상기 폴리올레핀계 필름(SUB)의 이송 방향을 따라 배치될 수 있고, 상기