JP2015525302A - 原子層蒸着装置及びその方法 - Google Patents

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Abstract

原子層蒸着装置は、基板移送装置、少なくとも１つの噴射ユニットを具備するシャワーヘッド及びシャワーヘッド往復移動装置を具備し、基板が移送される間、シャワーヘッドは、往復移動しながら、原料前駆体及び反応前駆体を基板上に噴射し、基板の移送速度及びシャワーヘッドの往復移動速度を調節することによって、基板上に蒸着される原子層の数を調節することができる。これにより、原子層蒸着装備サイズが小さくとも、スループットが高い原子層蒸着装置及びその方法を提供し、また、気体を透過させる材質から構成された基板に原子層を蒸着することができる原子層蒸着装置及びその方法を提供する。

Description

本出願は、２０１２年６月２０日に出願された韓国特許出願番号１０−２０１２−００６５９５４、２０１２年８月６日に出願された韓国特許出願番号１０−２０１２−００８５４９９、及び２０１２年１１月２６日に出願された韓国特許出願番号１０−２０１２−０１３４１５０の利益を付与され、ここに参照として統合される。
本発明は、薄膜蒸着装備に係り、さらに具体的には、基板上に原子層を蒸着させる原子層蒸着装置及びその方法に関する。
原子層蒸着は、半導体ウェーハ上に薄膜を蒸着する方法に広く利用されており、ＣＩＧＳ（copper indium gallium selenide）太陽電池基板、Ｓｉ太陽電池基板及びＯＬＥＤ（organic light emitting diode）ディスプレイ基板などに薄膜を蒸着する方法として拡大適用されている。通常の原子層蒸着過程は、その１サイクルが次のように４段階によって構成される。
第１段階では、原料前駆体（source precursor）、例えば、ＴＭＡ（trimethyl-aluminum）を基板上に噴射する。原料前駆体は、基板の表面と反応し、基板表面を第１反応層にコーティングする。
第２段階であるパージガス噴射段階では、窒素などの不活性ガスを基板に噴射し、基板表面に物理的に吸着されている原料前駆体を除去する。
第３段階では、反応前駆体（reactant precursor）、例えば、Ｈ２Ｏを基板上に噴射する。反応前駆体は、第１反応層と反応し、基板表面を第２反応層にコーティングする。
第４段階であるパージガス噴射段階では、不活性ガスを基板に噴射し、基板表面に物理的に吸着されている反応前駆体を除去する。かようなサイクルを経ることにより、第１反応層及び第２反応層で構成される単層の薄膜、例えば、Ａｌ２Ｏ３薄膜を基板上に蒸着することになる。所望する厚さの薄膜を得るためには、前記サイクルを反復する。
原子層蒸着方法による薄膜蒸着速度は、前記４段階から構成されるサイクルの所要時間によって決定されるが、原料前駆体、パージガス、反応前駆体及びパージガスの供給が順次に進められなければならないので、薄膜蒸着速度が遅いという短所がある。
図１を参照し、他の原子層蒸着方法である空間分割方式について説明する。図１は、空間分割方式による原子層蒸着装置の側面図である。空間分割方式では、図１に図示されているように、パージガス噴射口２１、排気口２２、原料前駆体噴射口２３、排気口２４、パージガス噴射口２５、排気口２６、反応前駆体噴射口２７から構成されたシャワーヘッド２０を具備し、シャワーヘッド２０の下に、基板５０を通過させることによって、基板５０上に原料前駆体及び反応前駆体を順次にコーティングする。ガス噴射口２１，２３，２５及び２７、並びに排気口２２，２４及び２６は、図１に図示されているように、基板５０の移送方向である第１方向に沿って順次に配置される。
原料前駆体噴射口２３から噴射される原料前駆体は、隣接した排気口２２及び２４を介して排気され、反応前駆体噴射口２７から噴射される反応前駆体は、排気口２６を介して排気される。パージガス噴射口２５から噴射されるパージガスは、隣接した排気口２４及び２６を介して排気される。
基板５０が可撓性を帯びた場合には、図２及び図３に図示されているように、基板５０をロール状で巻き取って使用することができる。図２及び図３は、それぞれ可撓性基板に原子層を蒸着するための装置の側面図及び平面図である。シャワーヘッド２０を間にして、原子層を蒸着する基板５０が巻き取られているロール５０ａと、原子層が蒸着された基板が巻き取られるロール５０ｂとを設けた後、基板５０を、基板の幅５０ｗと垂直である第１方向に沿って、シャワーヘッド２０の下に貫通させることにより、基板５０上に、原料前駆体及び反応前駆体を順次にコーティングすることができる。かようなロール・ツー・ロール（roll to roll）方式でも、ガス噴射口２１，２３，２５及び２７、並びに排気口２２，２４及び２６は、基板５０の移動方向である第１方向に沿って順次に配置され、またガス噴射口及び排気口は、図３に図示されているように、基板の幅５０ｗに平行である方向に沿って拡張されて配置される。従って、ロール・ツー・ロール方式では、蒸着を所望する原子層の数ほど、シャワーヘッド２０が第１方向に沿って具備されなければならないので、装備サイズの増大するという短所がある。例えば、１００層の原子層を蒸着するためには、１００セットのシャワーヘッド２０が具備されなければならない。
また、蒸着を所望する原子層の数ほどシャワーヘッド２０を具備することができない場合には、基板の巻き取り及び巻き戻しを反復しなければならず、それにより、パーティクル及びスクラッチなどの発生可能性が高くなる。
また、スループットを高めるためには、基板５０の移送速度、すなわち、ロール５０ｂが基板５０を巻き取る速度を最大限速くしなければならないという問題点がある。
また、既存の空間分割方式では、原料前駆体及び反応前駆体が基板上に同時に噴射されるように構成されるので、基板の高速移動中に、それらが出合い、気相反応（gas phase reaction）を起こせば、パーティクルが発生しうる。
また、基板５０が気体を透過させる材質から構成された場合には、シャワーヘッド２０から噴射された原料前駆体、反応前駆体及びパージガスが、基板５０を通過し、シャワーヘッド５０の反対側に透過されるので、シャワーヘッド２０の排気口２２，２４，２６を介して、それらをさらに回収するのが困難になる。すなわち、原料前駆体及び反応前駆体が混合しないように、パージガスによって空間的に分離させた状態を維持しながら、シャワーヘッド２０の排気口２２，２４及び２６を介して排気させることが困難になる。
以上のように、原子層蒸着では、装備サイズが小さくとも、所望する数ほどの原子層を基板上に蒸着することができる装置及びその方法を必要とする。また、基板の巻き取り及び巻き戻しを反復せず、１回の巻き取りだけでも所望する数ほどの原子層を基板上に蒸着することができる装置及びその方法を必要とする。また、原子層蒸着では、基板の移送速度を速くせずとも、高速で原子層を蒸着することができる装置及びその方法を必要とする。また、原子層蒸着では、原料前駆体及び反応前駆体が互いに出合い、気相反応が起こらないように考案された原子層蒸着装置及びその方法を必要とする。また、基板が気体を透過させる材質から構成される場合には、シャワーヘッドから噴射される原料前駆体、反応前駆体及びパージガスが良好に排気されるように考案された原子層蒸着装置及びその方法を必要とする。
本発明が解決しようとする課題は、かような観点から、装備サイズが小さくとも、高速で原子層を蒸着することができる原子層蒸着装置及びその方法を提供することである。
本発明が解決しようとする課題は、かような観点から、基板の移送速度が遅いとしても、高速で原子層を蒸着することができる原子層蒸着装置及びその方法を提供することである。
本発明が解決しようとする課題は、かような観点から、基板の巻き取り及び巻き戻しを反復せず、１回の巻き取りだけでも所望する数ほど原子層を蒸着することができる原子層蒸着装置及びその方法を提供することである。
本発明が解決しようとする課題は、かような観点から、原料前駆体及び反応前駆体が混合する問題を防止するように考案された原子層蒸着装置及びその方法を提供することである。
本発明が解決しようとする課題は、かような観点から、気体を透過させる材質から構成される基板に原子層を蒸着するにあたり、原料前駆体、反応前駆体及びパージガスを良好に排気させることができる原子層蒸着装置及びその方法を提供することである。
本発明は、シャワーヘッドが往復移動しながら、原料前駆体及び反応前駆体を基板に噴射するが、前記シャワーヘッドから原料前駆体が噴射される間には、前記シャワーヘッドから反応前駆体が噴射されず、前記シャワーヘッドから反応前駆体が噴射される間には、前記シャワーヘッドから原料前駆体が噴射されない。例えば、前記シャワーヘッドは、第１位置から第２位置に移動しながら、基板に原料前駆体を噴射し、前記第２位置から前記第１位置に移動しながら、反応前駆体を前記基板に噴射する。従って、原料前駆体及び反応前駆体が混合する問題を防止することができる。
また、本発明は、前記シャワーヘッドの移動距離、例えば、前記第１位置及び第２位置の距離が、前記シャワーヘッドの少なくとも１つの噴射ユニットの配置間隔（pitch）ほどに短いことを特徴とする。
また、本発明は、前記原料前駆体または前記反応前駆体を、前記基板に噴射するときは、前記シャワーヘッドを介してパージガスを同時に噴射し、噴射された前記パージガス、及び前記原料前駆体または前記反応前駆体を噴射した後、すぐさま前記シャワーヘッドを介して排気させることを特徴とする。
また、本発明は、前記原料前駆体または前記反応前駆体を、前記基板に噴射するときは、前記シャワーヘッドを介してパージガスを同時に噴射し、噴射された前記パージガス、及び前記原料前駆体または前記反応前駆体を噴射した後、すぐさま前記基板を挟んで前記シャワーヘッドの対向側に配置される排気板を介して排気させるように構成されてもよい。従って、本発明は、気体を透過する材質から構成される基板に原子層を蒸着する手段を提供する。
本発明によれば、装備サイズが小さくとも、高速で原子層を蒸着することができる原子層蒸着装置及びその方法を確保することができる。
本発明によれば、基板が移送速度が遅いとしても、高速で原子層を蒸着することができる原子層蒸着装置及びその方法を確保することができる。
本発明によれば、原料前駆体及び反応前駆体が出合うことを根本的に遮断し、原子層を蒸着することができる原子層蒸着装置及びその方法を確保することができる。
本発明によれば、基板の巻き取り及び巻き戻しを反復せず、１回の巻き取り動作だけでも、基板上に所望する数ほどの原子層を蒸着することができる装置及びその方法を確保することができる。
本発明によれば、気体を透過させる材質から構成される基板に原子層を蒸着するにあたり、原料前駆体、反応前駆体及びパージガスを良好に排気させることができる原子層蒸着装置及びその方法を確保することができる。
従来技術による原子層蒸着装置の側面図である。 従来技術による原子層蒸着装置の側面図である。 従来技術による原子層蒸着装置の平面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の平面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着のフローチャートである。 本発明の実施形態による原子層蒸着のフローチャートである。 本発明の実施形態による原子層蒸着のフローチャートである。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の平面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の側面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の平面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の側面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の平面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の排気板の平面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の断面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の断面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の平面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の断面図である。 本発明の実施形態による原子層蒸着装置の断面図である。
本発明の一実施形態において、原子層蒸着装置は、第１方向に沿って基板を移送するように構成される基板移送装置；第１物質を噴射するように構成され、第２方向に沿って拡張される第１物質噴射口、前記第１物質と反応し、反応層を形成するように構成される第２物質を噴射するように構成され、前記第２方向に沿って拡張される第２物質噴射口、パージガスを噴射するように構成され、前記第２方向に沿って拡張されるパージガス噴射口、及び前記第２方向に沿って拡張される排気口が具備される噴射ユニットを少なくとも一つ具備するシャワーヘッド；及び前記シャワーヘッドを、前記第１方向に沿って、第１位置及び第２位置の間を往復移動するように構成されるシャワーヘッド移送装置；を具備する。
一実施形態において、前記第１方向と前記第２方向は、垂直であり、前記第２方向は、前記基板の幅方向でもある。
一実施形態において、前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの配置間隔でもある。
一実施形態において、前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの、前記第１物質噴射口と前記第２物質噴射口との間隔より広くともよい。
一実施形態において、前記基板が前記第１方向に沿って移動する速度を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
一実施形態において、前記シャワーヘッドが前記第１方向に沿って往復移動する速度を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
一実施形態において、前記原子層蒸着装置は、第２シャワーヘッドをさらに具備し、前記第２シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの前方に配置され、前記第２シャワーヘッドは、前記第１物質を噴射するための第１物質噴射口を具備し、前記第２シャワーヘッドの前記第１物質噴射口は、前記第２方向に沿って拡張される。
一実施形態において、前記原子層蒸着装置は、第２シャワーヘッドをさらに具備し、前記第２シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの後方に配置され、前記第２シャワーヘッドは、前記第１物質を噴射するための第１物質噴射口を具備し、前記第２シャワーヘッドの前記第１物質噴射口は、前記第２方向に沿って拡張される。
一実施形態において、前記原子層蒸着装置は、基板を支持するように構成されるローラを具備し、前記シャワーヘッドが前記ローラに隣接して配置され、前記シャワーヘッドの噴射口面が、前記ローラの円周方向に沿って曲面状に構成される。
一実施形態において、前記第２方向が前記ローラの回転軸と平行であり、前記シャワーヘッドが前記円周方向に沿ってピボット往復回転運動を行う。
一実施形態において、前記第１方向に沿って、前記シャワーヘッドが往復移動する間、前記第１物質、前記第２物質及び前記パージガスが同時に噴射されて排気される。
一実施形態において、前記第１方向に沿って、前記シャワーヘッドが往復移動する間、前記第１物質が噴射される間には、前記第２物質が噴射されず、前記第２物質が噴射される間には、前記第１物質が噴射されない。
一実施形態において、前記シャワーヘッドが、前記第１位置から前記第２位置に移動する間には、前記第１物質及び前記第２物質が噴射されず、パージガスだけ噴射されて排気され、前記シャワーヘッドが、前記第２位置から前記第１位置に移動する間には、前記第１物質、前記第２物質及びパージガスが噴射されながら排気される。
本発明の実施形態によれば、原子層蒸着装置は、第１方向に沿って基板を移送するように構成される基板移送装置；第１物質を噴射するように構成され、前記第１方向に沿って拡張される第１物質噴射口、前記第１物質と反応し、反応層を形成するように構成される第２物質を噴射するように構成され、前記第１方向に沿って拡張される第２物質噴射口、パージガスを噴射するように構成され、前記第１方向に沿って拡張されるパージガス噴射口、及び前記第１方向に沿って拡張される排気口が具備される噴射ユニットを少なくとも一つ具備するシャワーヘッド；及び前記シャワーヘッドを第２方向に沿って、第１位置及び第２位置の間を往復移動するように構成されるシャワーヘッド移送装置；を具備する。
一実施形態において、前記第１方向と前記第２方向は、垂直である。
一実施形態において、前記第２方向は、前記基板の幅方向である。
一実施形態において、前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの配置間隔である。
一実施形態において、前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの、前記第１物質噴射口と前記第２物質噴射口との間隔より広い。
一実施形態において、前記原子層蒸着装置は、前記基板が前記第１方向に沿って移送する速度を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
一実施形態において、前記原子層蒸着装置は、前記シャワーヘッドが前記第２方向に沿って往復移動する速度を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
一実施形態において、前記原子層蒸着装置は、第２シャワーヘッドをさらに具備し、前記第２シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの前方に配置され、前記第２シャワーヘッドは、前記第１物質を噴射するための第１物質噴射口を具備し、前記第２シャワーヘッドの前記第１物質噴射口は、前記第２方向に沿って拡張される。
一実施形態において、前記原子層蒸着装置は、第２シャワーヘッドをさらに具備し、前記第２シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの後方に配置され、前記第２シャワーヘッドは、前記第１物質を噴射するための第１物質噴射口を具備し、前記第２シャワーヘッドの前記第１物質噴射口は、前記第２方向に沿って拡張される。
一実施形態において、前記原子層蒸着装置は、前記基板を支持するように構成されるローラを具備し、前記シャワーヘッドが前記ローラに隣接して配置され、前記シャワーヘッドの噴射口面が、前記ローラの円周方向に沿って曲面状に構成される。
一実施形態において、前記第２方向が前記ローラの円周方向であり、前記シャワーヘッドが前記回転軸と平行である方向に直線往復運動する。
一実施形態において、前記第２方向に沿って、前記シャワーヘッドが往復移動する間、前記第１物質、前記第２物質及び前記パージガスが同時に噴射されて排気される。
一実施形態において、前記第２方向に沿って、前記シャワーヘッドが往復移動する間、前記第１物質が噴射される間には、前記第２物質が噴射されず、前記第２物質が噴射される間には、前記第１物質が噴射されない。
一実施形態において、前記シャワーヘッドが、前記第１位置から前記第２位置に移動する間には、前記第１物質及び前記第２物質が噴射されず、パージガスだけ噴射されて排気され、前記シャワーヘッドが、前記第２位置から前記第１位置に移動する間には、前記第１物質、前記第２物質及びパージガスが噴射されながら排気される。
本発明の実施形態によれば、原子層蒸着装置は、第１方向に沿って基板を移送するように構成される基板移送装置；及び前記基板上に第１物質を噴射するように構成され、第２方向に沿って拡張される第１物質噴射口、前記第１物質と反応し、反応層を形成するように構成される第２物質を前記基板上に噴射するように構成され、前記第２方向に沿って拡張される第２物質噴射口、前記基板上にパージガスを噴射するように構成され、前記第２方向に沿って拡張されるパージガス噴射口、並びに前記第１物質及び第２物質、並びに前記パージガスを排気するように構成され、前記第２方向に沿って拡張される排気口を具備する噴射ユニットを具備するシャワーヘッド；を具備し、前記基板が、前記第２物質噴射口と前記排気口との間を通過する間、前記第１物質、前記パージガス、前記第２物質及び前記パージガスに順次に反復して露出されるように構成される。
一実施形態によれば、前記第１方向と前記第２方向は、垂直である。
一実施形態によれば、前記第２方向は、前記基板の幅方向である。
一実施形態によれば、前記基板が、前記第１方向に沿って移動する速度を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
一実施形態によれば、前記第１物質、前記パージガス、前記第２物質及び前記パージガスが噴射される時間及び周期を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
一実施形態によれば、前記原子層蒸着装置の前記シャワーヘッドは、前記基板上に前記第１物質を噴射するように構成され、第２方向に沿って拡張される第１物質噴射口、前記第２物質を前記基板上に噴射するように構成され、前記第２方向に沿って拡張される第２物質噴射口、前記基板上にパージガスを噴射するように構成され、前記第２方向に沿って拡張されるパージガス噴射口、並びに前記第１物質及び第２物質、並びに前記パージガスを排気するように構成され、前記第２方向に沿って拡張される排気口を具備する第２噴射ユニットをさらに具備する。
一実施形態によれば、前記第２噴射ユニットの前記排気口が、前記第１噴射ユニットの前記排気口に隣接して配置され、前記第２噴射ユニットの前記第１物質噴射口及び第２物質噴射口、並びに前記パージガス噴射口は、前記第２噴射ユニットの前記排気口を挟んで前記第１噴射ユニットの反対側に配置される。
一実施形態によれば、前記第２噴射ユニットの排気口と、前記第１噴射ユニットの排気口とが同一である。
一実施形態によれば、前記基板が、前記第２噴射ユニットの前記排気口と、前記第２物質噴射口との間を通過する間、前記第１物質、前記パージガス、前記第２物質及び前記パージガスに順次に反復して露出されるように構成される。
一実施形態によれば、前記原子層蒸着装置は、ローラ状の基板支持台を具備し、前記シャワーヘッドは、前記ローラ状の基板支持台に隣接して配置され、前記シャワーヘッドのガス噴射口面は、前記ローラの円周に沿って、曲面形状を有するように構成される。
本発明の実施形態によれば、原子層蒸着装置は、基板上に第１物質を噴射するように構成される第１物質噴射口、前記第１物質と反応し、反応層を形成するように構成される第２物質を前記基板上に噴射するように構成される第２物質噴射口、前記基板上にパージガスを噴射するように構成されるパージガス噴射口、並びに前記第１物質及び第２物質、並びに前記パージガスを排気するように構成される排気口を具備する第１噴射ユニット、及び前記第１噴射ユニットと類似した構成を有する第２噴射ユニットを具備するシャワーヘッドを具備し、前記第２噴射ユニットの排気口は、前記第１噴射ユニットの前記排気口に隣接して配置され、前記第２噴射ユニットの第１物質噴射口及び第２物質噴射口、並びにパージガス噴射口は、前記第２噴射ユニットの前記排気口を挟んで前記第１噴射ユニットの反対側に配置される。
一実施形態において、前記第２噴射ユニットの前記排気口と、前記第１噴射ユニットの前記排気口は、同一である。
一実施形態において、前記原子層蒸着装置は、前記シャワーヘッドを介して、前記第１物質、前記パージガス、前記第２物質及び前記パージガスが順次に噴射するように構成される。
本発明の一実施形態において、原子層蒸着装置は、第１方向に沿って基板を移送するように構成される基板移送装置；第１物質を前記基板に噴射するように構成される第１物質噴射口、前記第１物質と反応し、反応層を形成するように構成される第２物質を前記基板に噴射するように構成される第２物質噴射口、パージガスを前記基板に噴射するように構成されるパージガス噴射口が具備される噴射ユニットを少なくとも一つ具備するシャワーヘッド；及び前記シャワーヘッドを第２方向に沿って、第１位置及び第２位置の間を往復移動するように構成されるシャワーヘッド移動装置；を具備し、前記シャワーヘッドは、往復移動する過程において、前記第１物質が噴射される間には、前記第２物質を噴射せず、前記第２物質が噴射される間には、前記第１物質を噴射しないように構成される。
前記実施形態において、前記シャワーヘッドの前記噴射ユニットには、少なくとも１つの排気口が具備され、前記第１物質及び第２物質、並びに前記パージガスは、前記少なくとも１つの排気口を介して排気されるように構成されてもよい。
前記実施形態において、前記原子層蒸着装置は、前記基板を挟んで、前記シャワーヘッドの対向側に配置され、前記シャワーヘッドから噴射される前記第１物質及び第２物質、並びに前記パージガスを排気するように構成される排気板を具備することができる。
前記実施形態において、前記基板は、気体を透過させる材質から構成されてもよい。
前記実施形態において、前記第１方向と前記第２方向は、垂直である。
前記実施形態において、前記第１方向と前記第２方向は、同一方向である。
前記実施形態において、前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの配置間隔である。
前記実施形態において、前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの、前記第１物質噴射口と前記第２物質噴射口との間隔より広い。
本発明の一実施形態において、原子層を蒸着する方法は、第１物質を基板上に噴射する第１物質噴射口、前記第１物質と反応し、反応層を形成する第２物質を前記基板上に噴射する第２物質噴射口、及びパージガスを前記基板上に噴射するパージガス噴射口が具備される噴射ユニットを少なくとも一つ具備するシャワーヘッドを、第１位置と第２位置との間で移動させる第１移動段階と、前記第１移動段階が進められる間、前記シャワーヘッドから、前記第１物質を前記基板上に噴射する第１物質噴射段階と、前記シャワーヘッドを、前記第１位置と前記第２位置との間で移動させる第２移動段階と、前記第２移動段階が進められる間、前記シャワーヘッドから前記第２物質を、前記基板上に噴射する第２物質噴射段階と、を含む。
前記実施形態において、前記第１移動段階及び前記第２移動段階において、前記シャワーヘッドは、前記基板上に前記パージガスを噴射することができる。
前記実施形態において、前記第１移動段階及び前記第２移動段階において、前記シャワーヘッドから噴射される前記第１物質及び第２物質、並びに前記パージガスを、前記シャワーヘッドに具備される排気口を介して排気させることができる。
前記実施形態において、前記第１移動段階及び前記第２移動段階において、前記シャワーヘッドから噴射される前記第１物質及び第２物質、並びに前記パージガスを、前記基板を挟んで、前記シャワーヘッドの対向側に配置される排気口を介して排気させることができる。
前記実施形態において、前記基板は、気体を透過させる材質から構成されてもよい。
前記実施形態において、前記第１移動段階では、前記シャワーヘッドが、前記第１位置から前記第２位置に移動し、前記第２移動段階では、前記シャワーヘッドが、前記第２位置から前記第１位置に移動する。
前記実施形態において、前記第１移動段階及び第２移動段階のいずれにおいても、前記シャワーヘッドが、前記第１位置から前記第２位置に移動する。
前記実施形態において、前記シャワーヘッドが、前記第２位置から前記第１位置に移動する第３移動段階をさらに含み、前記第３移動段階では、前記シャワーヘッドから前記第１物質及び第２物質が噴射されない。
前記実施形態において、前記第３移動段階において、前記シャワーヘッドが前記基板に前記パージガスを噴射することができる。
前記実施形態において、前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの配置間隔である。
前記実施形態において、前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの、前記第１物質噴射口と前記第２物質噴射口との間隔より広い。
前記実施形態において、前記基板が、前記第１方向に沿って移送する速度を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
前記実施形態において、前記シャワーヘッドが前記第２方向に沿って往復移動する速度を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
前記実施形態において、前記基板は、円形ローラによって支持され、前記シャワーヘッドは、前記ローラに隣接して配置され、前記シャワーヘッドは、前記ローラの円周方向に沿ってピボット往復移動しながら、前記第１物質及び第２物質を前記基板上に噴射する。
前記実施形態において、前記基板は、円形ローラによって支持され、前記シャワーヘッドは、前記ローラに隣接して配置され、前記シャワーヘッドは、前記ローラの回転軸に平行な方向に沿って往復移動しながら、前記第１物質及び第２物質を前記基板上に噴射する。
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明する。。
図４は、本発明の実施形態による原子層蒸着装置１００の平面図である。原子層蒸着装置１００は、基板５０を第１方向に沿って移送するための基板移送装置（図示せず）を具備する。基板移送装置は、基板５０の移送速度を調節するように構成される。基板５０は、可撓性を帯びた可撓性基板でもある。
原子層蒸着装置１００は、シャワーヘッド２２０をさらに具備する。シャワーヘッド２２０は、少なくとも１つの噴射ユニット１２０を具備する。噴射ユニット１２０は、原料前駆体噴射口１２３及び反応前駆体噴射口１２７を具備する。噴射ユニット１２０は、原料前駆体噴射口１２３から噴射される原料前駆体を排気するための、少なくとも１つの排口１２２及び１２４をさらに具備する。第１排気口１２２及び第２排気口１２４は、原料前駆体噴射口１２３をサンドイッチするように配置されてもよい。
噴射ユニット１２０は、反応前駆体噴射口１２７から噴射される反応前駆体を排気するための、少なくとも１つの排口１２６及び１２８をさらに具備する。第３排気口１２６及び第４排気口１２８は、反応前駆体噴射口１２７をサンドイッチするように配置されてもよい。
噴射ユニット１２０は、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５をさらに具備する。原料前駆体噴射口１２３は、第１パージガス噴射口１２１及び第２パージガス噴射口１２５の間に配置され、反応前駆体噴射口１２７は、第２パージガス噴射口１２５、及び隣接する噴射ユニット１２０の第１パージガス噴射口１２１の間に配置されてもよい。パージガス噴射口１２１及び１２５から噴射されるパージガスは、基板上に物理的に吸着されて残留する原料前駆体及び反応前駆体をパージする用途に使用される。
噴射ユニット１２０のガス噴射口１２１，１２３，１２５及び１２７、並びに排気口１２２，１２４，１２６及び１２８は、基板の幅５０ｗと平行に拡張されてもよい。基板の幅５０ｗは、基板の移送方向である第１方向に対して垂直でもある。
噴射ユニット１２０の原料前駆体噴射口１２３から噴射される原料前駆体、及び反応前駆体噴射口１２７から噴射される反応前駆体は、それらの間に配置されるパージガス噴射口１２１及び１２５から噴射されるパージガス、並びに排気口１２２，１２４，１２６及び１２８による排気作用によって互いに混合しないように遮断される。
原子層蒸着装置１００は、シャワーヘッド２２０の下部に配置される基板支持台５５をさらに具備することができる。基板支持台５５は、基板５０を加熱するための加熱装置を具備することができる。
原子層蒸着装置１００は、シャワーヘッド移動装置（図示せず）をさらに具備することができる。シャワーヘッド移動装置は、シャワーヘッド２２０を、第２方向に沿って、第１位置７０と第２位置７２との間を往復移動させるように構成される。シャワーヘッド移動装置は、本明細書に参照として統合された韓国特許出願番号１０−２０１２−００６５９５４に記述されたシャワーヘッド往復移動装置が使用されてもよい。シャワーヘッドの移動方向である第２方向は、基板５０の移動方向である第１方向と同一方向でもある。一実施形態において、第１方向と第２方向との間の角度が１０°以内でもある。
第１位置７０と第２位置７２との間隔は、噴射ユニット１２０の原料前駆体噴射口１２３と、反応前駆体噴射口１２７との間隔Ｘ１と同じであるか、あるいはそれよりも広く設定されてもよい。また、第１位置７０と第２位置７２との間隔は、噴射ユニット１２０の配置間隔Ｘ、または隣接する噴射ユニット１２０の原料前駆体噴射口１２３の間隔Ｘと同じであるか、あるいはそれよりも狭くともよい。また、第１位置７０と第２位置７２との間隔は、噴射ユニット１２０の配置間隔Ｘより広くともよい。前記配置間隔Ｘは、例えば、３０〜１００ｍｍの間でもある。前記配置間隔Ｘは、例えば、３０ｍｍ以上でもある。
シャワーヘッド２２０のガス噴射口１２１，１２３，１２５及び１２７と、排気口１２２，１２４，１２６及び１２８は、ガス噴射制御装置（図示せず）を介して、それぞれのガス供給源（図示せず）及び排気ポンプ（図示せず）に連結される。ガス噴射制御装置は、シャワーヘッド２２０が、第１位置７０と第２位置７２との間を往復移動する過程において、基板５０上に、原料前駆体、反応前駆体及びパージガスを噴射し、噴射されたガスを排気口１２２，１２４，１２６及び１２８を介して排気させる動作を制御するように構成される。
シャワーヘッド２２０は、第２方向に沿って往復移動しながら、基板５０上に原子層を蒸着する。図４を参照し、基板上に原子層が蒸着される過程について、基板上の任意点５０ａを例に挙げて説明すれば、次の通りである。
基板５０上の任意点５０ａは、第１方向に沿って移動しながら、シャワーヘッド２２０を通過する。前記点５０ａがシャワーヘッド２２０を通過する間、前記点５０ａは、シャワーヘッド２２０の第２方向への往復移動によって、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３から噴射される原料前駆体、パージガス噴射口１２１，１２５及び１２９から噴射されるパージガス、及び反応前駆体噴射口１２７から噴射される反応前駆体に交互露出される。前記点５０ａが停止状態である場合にも、シャワーヘッド２２０の往復移動によって、前記点５０ａは、原料前駆体、パージガス及び反応前駆体に交互露出される。前記点５０ａ上には、原料前駆体及び反応前駆体に露出された回数ほどの原子層が蒸着される。
例えば、前記点５０ａが、シャワーヘッド２２０を通過するのに１０秒が所要し、前記１０秒間に、シャワーヘッド２２０が第２方向に沿って、２０回の往復運動を行う場合には、前記点５０ａが、原料前駆体及び反応前駆体に、それぞれ最大２０回露出され、それによって、前記点５０ａ上には、最大２０層の原子層が蒸着される。
他の例を挙げれば、前記点５０ａが、シャワーヘッド２２０を通過するのに１０秒が所要し、前記１０秒間に、シャワーヘッド２２０が第２方向に沿って、４０回の往復運動を行う場合には、前記点５０ａ上に、最大４０層の原子層が蒸着される。
さらに他の例を挙げれば、前記点５０ａが、シャワーヘッド２２０を通過するのに２０秒が所要し、前記２０秒間に、シャワーヘッド２２０が第２方向に沿って、４０回の往復運動を行う場合に、も前記点５０ａ上に最大４０層の原子層が蒸着される。
このように、本発明の実施形態によれば、基板５０上の任意点５０ａが、シャワーヘッド２２０を通過するのにかかる時間、または基板５０の移送速度を調節することにより、前記任意点５０ａ上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
また、本発明の実施形態によれば、基板５０上の任意点５０ａが、シャワーヘッド２２０を通過する間に、シャワーヘッドが第２方向に沿って往復移動する回数、またはシャワーヘッドの移動速度を調節することによっても、前記任意点５０ａ上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
既存の空間分割方式では、基板５０の移動速度に係わりなく、シャワーヘッド２２０に具備される噴射ユニット１２０の個数によってのみ、前記点５０ａ上に蒸着される原子層の層数が決定されるが、本発明の実施形態によれば、シャワーヘッド２２０に具備される噴射ユニット１２０の数よりさら多層の原子層を蒸着することができる。かようなことが可能である理由は、前記点５０ａがシャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３と、反応前駆体噴射口１２７とを経ながら、移動して行くだけではなく、シャワーヘッド２２０の往復移動によって、原料前駆体噴射口１２３と反応前駆体噴射口１２７とを、前記点５０ａ上に交互移動して行くことができるからである。
例えば、既存の空間分割方式では、シャワーヘッド２２０が３個の噴射ユニット１２０を具備する場合、前記点５０ａがシャワーヘッドを１回通り抜ける間、前記点５０ａ上には、３層の原子層が蒸着されるが、本発明の実施形態によれば、前記点５０ａがシャワーヘッド２２０を１回通り抜ける間に、３層以上、例えば、１０層以上の原子層が蒸着されもする。
本発明の実施形態によれば、原子層蒸着装置１００は、シャワーヘッド２２０の後方に配置される第２シャワーヘッド１２０ｘをさらに具備することができる。第２シャワーヘッド１２０ｘは、シャワーヘッド２２０と連結され、第２方向に沿って往復移動するように構成される。
第２シャワーヘッド１２０ｘは、反応前駆体噴射口１２７を具備する。第２シャワーヘッド１２０ｘは、反応前駆体噴射口１２７から噴射される反応前駆体を排気するための少なくとも１つの排口１２６及び１２８をさらに具備することができる。第１排気口１２６及び第２排気口１２８は、反応前駆体噴射口１２７をサンドイッチするように配置されてもよい。第２シャワーヘッド１２０ｘは、少なくとも１つのパージガス噴射口１２５及び１２９をさらに具備することができる。反応前駆体噴射口１２７は、第１パージガス噴射口１２５及び第２パージガス噴射口１２９の間に配置されてもよい。
第２シャワーヘッド１２０ｘのガス噴射口１２３，１２５及び１２７、並びに排気口１２６及び１２８は、シャワーヘッド２２０のガス噴射口及び排気口と同様に、基板５０の幅５０ｗに沿って拡張されるように具備される。
第２シャワーヘッド１２０ｘは、シャワーヘッド２２０を経ながら、原子層が蒸着された基板５０の表面上に、原料前駆体にコーティングされた表面と、反応前駆体にコーティングされた表面とが混在する場合、第２シャワーヘッド１２０ｘから基板５０上に、反応前駆体を噴射することにより、原料前駆体にコーティングされた基板の表面部位を、反応前駆体にコーティングされた表面に変換することができる。
本発明の一実施形態によれば、第２シャワーヘッド１２０ｘの反応前駆体噴射口１２７は、原料前駆体噴射口１２３で代替される。この実施形態では、シャワーヘッド２２０を経ながら、原子層が蒸着された基板５０の表面上に、原料前駆体にコーティングされた表面と、反応前駆体にコーティングされた表面とが混在する場合、反応前駆体にコーティングされた表面を、原料前駆体にコーティングされた表面に変換することができる。
第２シャワーヘッド１２０ｘは、原子層蒸着装置１００のシャワーヘッド２２０の前方に配置されてもよい。または、前方及び後方いずれに配置されてもよい。前方に配置される第２シャワーヘッド１２０ｘは、シャワーヘッド２２０を経る前の基板５０の表面を、反応前駆体または原料前駆体にコーティングすることができる。
図５は、原子層蒸着装置１００において、原子層を蒸着する方法のフローチャートである。図４及び図５を参照すれば、原子層蒸着装置１００において、シャワーヘッド２２０を利用して、原子層を蒸着する方法の実施形態は、次の段階を含むのである。
（１）基板５０が、シャワーヘッド２２０のガス噴射口面に近接して通過するように、基板５０を第１方向に沿って移送する段階（５００）；
（２）シャワーヘッド２２０を第２方向に沿って、第１位置７０と第２位置７２との間を往復移動させるシャワーヘッド移動段階（５０２）；及び
（３）前記シャワーヘッド移動段階（５０２）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介して原料前駆体を噴射し、それと同時に、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体を基板５０上に噴射し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射し、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、原料前駆体、反応前駆体及びパージガスを排気させる段階（５０４）；を含む。
図６は、原子層蒸着装置１００において、原子層を蒸着する他の方法のフローチャートである。図４及び図６を参照すれば、シャワーヘッド２２０を利用して、原子層を蒸着する方法の他の実施形態は、次の段階を含むのである。
（１）基板５０が、シャワーヘッド２２０のガス噴射口面に近接して通過するように、基板５０を第１方向に沿って移送する段階（６００）；
（２）シャワーヘッド２２０を、第１位置７０から第２位置７２に移動させる第１移動段階（６０２）；
（３）前記第１移動段階（６０２）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介した原料前駆体の噴射、及び反応前駆体噴射口１２７を介した反応前駆体の噴射は遮断し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０の表面に物理的に吸着されている残留原料前駆体または反応前駆体をパージし、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、前記パージされた残留原料前駆体または反応前駆体、及びパージガスを排気させる段階（６０４）；
（４）シャワーヘッド２２０を、第２位置７２から第１位置７０に移動させる第２移動段階（６０６）；及び
（５）前記第２移動段階（６０６）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介して原料前駆体を噴射し、それと同時に、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体を基板５０上に噴射し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射し、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、原料前駆体、反応前駆体及びパージガスを排気させる段階（６０８）；を含む。
前記実施形態では、先立つ実施形態とは異なり、原料前駆体及び反応前駆体をシャワーヘッド２２０の往復移動過程で常に噴射する代わりに、順方向または逆方向の移動過程のうち一つでのみ噴射することにより、前駆体の消耗量を減らすことができるということを特徴とする。前記実施形態では、原料及び反応前駆体の供給と遮断とを高速で制御するために、高速バルブが追加されてもよい。
図７は、原子層蒸着装置１００において、原子層を蒸着するさらに他の方法のフローチャートである。図４及び図７を参照すれば、シャワーヘッド２２０を利用して、原子層を蒸着する方法のさらに他の実施形態は、次の段階を含むのである。
（１）基板５０が、シャワーヘッド２２０のガス噴射口面に近接して通過するように、基板５０を第１方向に沿って移送する段階（７００）；
（２）シャワーヘッド２２０を、第１位置７０と第２位置７２との間を移動させる第１移動段階（７０２）；
（３）前記第１移動段階（７０２）が進められる間、シャワーヘッド２２０の反応前駆体噴射口１２７を介した反応前駆体の供給は遮断し、原料前駆体噴射口１２３を介して、原料前駆体を基板５０上に噴射し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０の表面に物理的に吸着されている残留原料前駆体をパージし、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、前記パージされた残留原料前駆体及びパージガスを排気させる段階（７０４）；
（４）シャワーヘッド２２０を、第１位置７０と第２位置７２との間を移動させる第２移動段階（７０６）；及び
（５）前記第２移動段階（７０６）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介した原料前駆体の供給は遮断し、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体を基板５０上に噴射し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０の表面に物理的に吸着されている残留反応前駆体をパージし、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、前記パージされた残留反応前駆体及びパージガスを排気させる段階（７０８）；を含む。
前記実施形態では、先立つ実施形態とは異なり、原料前駆体及び反応前駆体を同時に噴射する代わりに、時間差を置いて、順次に噴射することを特徴とする。時間差を置いて噴射することによって、原料前駆体及び反応前駆体が混合する可能性を減らしたり除去したりすることができる。前記実施形態では、原料及び反応前駆体の供給及び遮断を高速で制御するために、高速バルブが追加されてもよい。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに反対方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド１２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動であり、第２移動段階でのシャワーヘッド１２０の移動は、第２位置７２から第１位置７０への移動である。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに同じ方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド１２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動であり、第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド１２０の移動も、第１位置７０から第２位置７２への移動である。この実施形態においては、シャワーヘッド２２０が、第２位置７２から第１位置７０に移動する過程では、シャワーヘッド２２０から基板５０上に、原料前駆体及び反応前駆体が噴射されない。しかし、シャワーヘッド２２０から基板５０上にパージガスが噴射され、パージされたガスは、さらにシャワーヘッド２２０を介して排気されもする。
原子層蒸着装置１００において、原子層を蒸着するための前記実施形態（図５、図６及び図７）において第２方向は、第１方向と同一方向でもある。また、第１位置７０と第２位置７２との間隔は、シャワーヘッド１２０の原料前駆体噴射口１２３と、反応前駆体噴射口１２７との間隔Ｘ１と同じであるか、あるいはそれよりも広く設定されてもよい。また、第１位置７０と第２位置７２との間隔は、噴射ユニット１２０の配置間隔Ｘと同じであるか、あるいはそれよりも狭くともよい。また、第１位置７０と第２位置７２との間隔は、噴射ユニット１２０の配置間隔Ｘより広くともよい。
前記実施形態（図５、図６及び図７）は、基板５０がシャワーヘッド１２０を通過した後、第２シャワーヘッド１２０ｘを通過する段階をさらに具備することができる。第２シャワーヘッド１２０ｘを通過しながら、基板５０の表面は、反応前駆体または原料前駆体にコーティングされる。
前記実施形態は、基板５０がシャワーヘッド１２０を通過する前、第２シャワーヘッド１２０ｘを通過する段階をさらに具備することができる。第２シャワーヘッド１２０ｘを通過しながら、基板５０の表面は、反応前駆体または原料前駆体にコーティングされる。
図８を参照し、本発明の実施形態による原子層蒸着装置１１０について説明する。図８は、原子層蒸着装置１１０の平面図である。原子層蒸着装置１１０は、原子層蒸着装置１００と類似しているが、シャワーヘッド２２０の配向及び往復移動方向が異なる。
シャワーヘッド２２０は、ガス噴射口１２１，１２３，１２５及び１２７、並びに排気口１２２，１２４，１２６及び１２８が、第３方向に拡張されるように、原子層蒸着装置１１０に配置される。第３方向は、基板５０の移動方向である第１方向と同一方向でもある。第３方向と第１方向との間の角度は、１０°以内でもある。
また、シャワーヘッド２２０は、第４方向に沿って、第１位置１７０と第２位置１７２との間を往復移動するように構成される。第４方向は、基板移送方向である第１方向に対して垂直でもある。第４方向は、基板５０の幅５０ｗと同一方向でもある。第４方向と第１方向との間の角度は８０°から９０°の間でもある。
シャワーヘッド２２０は、第４方向に沿って往復移動しながら、基板５０上に原子層を蒸着する。図８を参照し、基板上に原子層が蒸着される過程について、基板上の任意点５０ａを例に挙げて説明すれば、次の通りである。
基板５０上の任意点５０ａは、第１方向に沿って移動しながら、シャワーヘッド２２０を通過する。前記点５０ａがシャワーヘッド２２０を通過する間、前記点５０ａは、シャワーヘッド２２０の第４方向への往復移動によって、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３から噴射される原料前駆体、パージガス噴射口１２１，１２５及び１２９から噴射されるパージガス、及び反応前駆体噴射口１２７から噴射される反応前駆体に交互露出される。それにより、前記点５０ａ上には、原料前駆体及び反応前駆体に露出された回数ほどの原子層が蒸着される。
例えば、前記点５０ａが、シャワーヘッド２２０のガス噴射口の幅１２０ｗを通過するのに１０秒が所要し、前記１０秒間に、シャワーヘッド２２０が第４方向に沿って、２０回の往復運動を行う場合には、前記点５０ａが、原料前駆体及び反応前駆体にそれぞれ最大２０回露出され、それにより、前記点５０ａ上には、最大２０層の原子層が蒸着される。
他の例を挙げれば、前記点５０ａが、シャワーヘッド２２０を通過するのに１０秒が所要し、前記１０秒間に、シャワーヘッド２２０が第４方向に沿って、４０回の往復運動を行う場合には、前記点５０ａ上に、最大４０層の原子層が蒸着される。
さらに他の例を挙げれば、前記点５０ａが、シャワーヘッド２２０を通過するのに２０秒が所要し、前記２０秒間に、シャワーヘッド２２０が、第２方向に沿って４０回の往復運動を行う場合にも、前記点５０ａ上に、最大４０層の原子層が蒸着される。
このように、本発明の実施形態によれば、基板５０上の任意点５０ａがシャワーヘッド２２０を通過するのにかかる時間、または基板５０の移送速度を調節することにより、前記任意点５０ａ上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
また、本発明の実施形態によれば、基板５０上の任意点５０ａがシャワーヘッド２２０を通過する間、シャワーヘッドが第４方向に沿って往復移動する回数、またはシャワーヘッドの移動速度を調節することによっても、前記任意点５０ａ上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
図５及び図８を参照すれば、原子層蒸着装置１１０において、シャワーヘッド２２０を利用して、原子層を蒸着する方法の実施形態は、次の段階を含むのである。
（１）基板５０が、シャワーヘッド２２０のガス噴射口面に近接して通過するように、基板５０を第１方向に沿って移送する段階（５００）；
（２）シャワーヘッド２２０を第４方向に沿って、第１位置１７０と第２位置１７２との間を往復移動させるシャワーヘッド移動段階（５０２）；及び
（３）前記シャワーヘッド移動段階（５０２）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介して原料前駆体を噴射し、それと同時に、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体を基板５０上に噴射し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射し、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、原料前駆体、反応前駆体及びパージガスを排気させる段階（５０４）；を含む。
図６及び図８を参照すれば、原子層蒸着装置１１０において、シャワーヘッド２２０を利用して、原子層を蒸着する方法の他の実施形態は、次の段階を含むのである。
（１）基板５０が、シャワーヘッド２２０のガス噴射口面に近接して通過するように、基板５０を第１方向に沿って移送する段階（６００）；
（２）シャワーヘッド２２０を、第１位置１７０から第２位置１７２に移動させる第１移動段階（６０２）；
（３）前記第１移動段階（６０２）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介した原料前駆体の噴射、及び反応前駆体噴射口１２７を介した反応前駆体の噴射は遮断し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０の表面に物理的に吸着されている残留原料前駆体または反応前駆体をパージし、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、前記パージされた残留原料前駆体または反応前駆体、及びパージガスを排気させる段階（６０４）；
（４）シャワーヘッド２２０を、第２位置１７２から第１位置１７０に移動させる第２移動段階（６０６）；及び
（５）前記第２移動段階（６０６）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介して原料前駆体を噴射し、それと同時に、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体を基板５０上に噴射し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射し、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、原料前駆体、反応前駆体及びパージガスを排気させる段階（６０８）；を含む。
図７及び図８を参照すれば、シャワーヘッド２２０を利用して、原子層を蒸着する方法のさらに他の実施形態は、次の段階を含むのである。
（１）基板５０が、シャワーヘッド２２０のガス噴射口面に近接して通過するように、基板５０を第１方向に沿って移送する段階（７００）；
（２）シャワーヘッド２２０を、第１位置１７０と第２位置１７２との間を移動させる第１移動段階（７０２）；
（３）前記第１移動段階（７０２）が進められる間、シャワーヘッド２２０の反応前駆体噴射口１２７を介した反応前駆体の供給は遮断し、原料前駆体噴射口１２３を介して、原料前駆体を基板５０上に噴射し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０の表面に物理的に吸着されている残留原料前駆体をパージし、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、前記パージされた残留原料前駆体及びパージガスを排気させる段階（７０４）；
（４）シャワーヘッド２２０を、第１位置１７０と第２位置１７２との間を移動させる第２移動段階（７０６）；及び
（５）前記第２移動段階（７０６）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介した原料前駆体の供給は遮断し、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体を基板５０上に噴射し、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０の表面に物理的に吸着されている残留反応前駆体をパージし、少なくとも１つの排口１２２，１２４，１２６及び１２８のうち少なくとも一つを介して、前記パージされた残留反応前駆体及びパージガスを排気させる段階（７０８）；を含む。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに反対方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド１２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動であり、第２移動段階でのシャワーヘッド１２０の移動は、第２位置７２から第１位置７０への移動である。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに同じ方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド１２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動であり、第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド１２０の移動も、第１位置７０から第２位置７２への移動である。この実施形態においては、シャワーヘッド２２０が、第２位置７２から第１位置７０に移動する過程では、シャワーヘッド２２０から基板５０上に、原料前駆体及び反応前駆体が噴射されない。しかし、シャワーヘッド２２０から基板５０上にパージガスが噴射され、パージされたガスは、さらにシャワーヘッド２２０を介して排気されもする。
前記実施形態において、前記第２方向は、第１方向と同一方向でもある。また、第１位置１７０と第２位置１７２との間隔は、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３と、反応前駆体噴射口１２７との間隔Ｘ１と同じであるか、あるいはそれよりも広く設定されてもよい。また、第１位置１７０と第２位置１７２との間隔は、噴射ユニット１２０の配置間隔Ｘと同じであるか、あるいはそれよりも狭くともよい。また、第１位置１７０と第２位置１７２との間隔は、噴射ユニット１２０の配置間隔Ｘより広くともよい。
本発明の実施形態によれば、図４及び図８に図示された原子層蒸着装置１００及び１１０は、図９に図示されているように、ローラ１３０形態の基板支持台５５を具備することもできる。図９は、ローラ１３０形態の基板支持台５５を有する原子層蒸着装置１００及び１１０の側面図である。
ローラ１３０は、中心軸１３０ｃを軸に回転するように構成される。基板５０は、ローラ１３０に巻き取られ、シャワーヘッド２２０に対向するように支持される。基板５０は、基板移送装置（図示せず）によって、第１方向に沿って移送される。シャワーヘッド２２０のガス噴射口面２２０ａは、ローラ１３０に隣接して配置され、ローラ１３０を覆い包むように、ローラ１３０の円周に沿って曲面でもって構成される。
図９に図示された原子層蒸着装置１００において、シャワーヘッド２２０のガス噴射口が、基板の幅５０ａに沿って拡張される場合、すなわち、ローラ１３０の中心軸１３０ｃと平行な方向に拡張される場合には、図９に図示されたシャワーヘッド２２０は、ローラ１３０の中心軸１３０ｃを中心にピボット往復回転運動２２２を行いながら、基板５０上に、前駆体及びパージガスを噴射して排気するように構成される。従って、前記ピボット往復回転運動方向２２２が、図９に図示された原子層蒸着装置１００でのシャワーヘッド２２０の往復移動方向、すなわち、第２方向になる。
図９に図示された原子層蒸着装置１１０において、シャワーヘッド２２０のガス噴射口が、図８に図示された原子層蒸着装置１００と同様に、基板の移送方向である第１方向に沿って拡張される場合には、図９に図示されたシャワーヘッド２２０は、ローラ１３０の中心軸１３０ｃと平行である方向２２４に沿って直線往復運動しながら、基板５０上に、前駆体及びパージガスを噴射して排気するように構成される。従って、前記直線往復運動方向２２４が、図９に図示された原子層蒸着装置１１０におけるシャワーヘッド２２０の往復移動方向、すなわち、第４方向になる。
図９に図示された原子層蒸着装置１００及び１１０での原子層蒸着方法は、図４ないし図８を参照して説明した原子層蒸着方法と類似しており、シャワーヘッド２２０の噴射口面２２０ａ及び３２０ａが曲面である点が異なる。
図１０及び図１１を参照し、本発明の実施形態による原子層蒸着装置３００について説明する。図１０及び図１１は、それぞれ原子層蒸着装置３００の平面図及び側面図である。原子層蒸着装置３００は、基板５０を第１方向に移送するように構成される基板移送装置（図示せず）を具備することができる。第１方向は、基板の幅５０ｗに対して垂直でもある。原子層蒸着装置３００は、基板５０に隣接して配置されるシャワーヘッド３２０をさらに具備する。シャワーヘッド３２０の下側には、基板５０を支持するように構成される基板支持台５５が配置されてもよい。
シャワーヘッド３２０は、第１噴射ユニット１３０を具備する。第１噴射ユニット１３０は、基板５０の幅５０ｗ方向に拡張される原料前駆体噴射口１２３、反応前駆体噴射口１２７及び排気口１２２を具備する。反応前駆体噴射口１２７は、原料前駆体噴射口１２３と排気口１２２との間に配置されてもよい。または、原料前駆体噴射口１２３が、反応前駆体噴射口１２７と排気口１２２との間に配置されてもよい。第１噴射ユニット１３０は、原料前駆体噴射口１２３及び反応前駆体噴射口１２７から噴射された原料前駆体、並びに反応前駆体が、排気口１２２を介して排気されるように構成される。
第１噴射ユニット１３０は、基板５０の幅５０ｗ方向に拡張されるパージガス噴射口１２１をさらに具備する。パージガス噴射口１２１は、原料前駆体噴射口１２３と、反応前駆体噴射口１２７との間に配置されてもよい。または、原料前駆体噴射口１２３及び反応前駆体噴射口１２７を挟んで、排気口１２２の反対側に配置されてもよい。第１噴射ユニット１３０は、基板５０の幅５０ｗ方向に拡張され、反応前駆体１２７と、排気口１２２間に配置される第２パージガス噴射口１２５とをさらに具備することができる。第１噴射ユニット１３０は、パージガス噴射口１２１及び１２５から噴射されるパージガスが、排気口１２２を介して排気されるように構成される。
シャワーヘッド３２０の第１噴射ユニット１３０が、原料前駆体、パージガス及び反応前駆体を噴射して排気させる段階は、次のような４段階を含む。
（１）原料前駆体噴射口１２３から原料前駆体を噴射し、排気口１２２を介して排気させる原料前駆体噴射段階（８００）；
（２）パージガス噴射口１２１、またはパージガス噴射口１２１及び１２５からパージガスを噴射し、排気口１２２を介して排気させる第１パージ段階（８０２）；
（３）反応前駆体噴射口１２７から反応前駆体を噴射し、排気口１２２を介して排気させる反応前駆体噴射段階（８０４）；及び
（４）パージガス噴射口１２１、またはパージガス噴射口１２１及び１２５からパージガスを噴射し、排気口１２２を介して排気させる第２パージ段階（８０６）；を含む。
前記原料前駆体噴射段階（８００）では、原料前駆体が、シャワーヘッド３２０と基板５０との間の空間を介して、排気口１２２に移動しながら、原料前駆体噴射口１２３と排気口１２２との間の区間Ｙ１において、基板５０の表面を原料前駆体にコーティングする。
前記第１パージ段階（８０２）では、パージガスが、シャワーヘッド３２０と基板５０との間の空間を介して、排気口１２２に移動しながら、パージガス噴射口１２１と排気口１２２との間の区間Ｙ２において、基板５０の表面に物理的に吸着して残留し、原料前駆体をパージする。
前記反応前駆体噴射段階（８０４）では、反応前駆体が、シャワーヘッド３２０と基板５０との間の空間を介して、排気口１２２に移動しながら、反応前駆体噴射口１２７と排気口１２２との間の区間Ｙ３において、基板５０の表面を反応前駆体にコーティングする。
前記第２パージ段階（８０６）では、パージガスが、シャワーヘッド３２０と基板５０との間の空間を介して、排気口１２２に移動しながら、パージガス噴射口１２１と排気口１２２との間の区間Ｙ２において、基板５０の表面に物理的に吸着して残留し、反応前駆体をパージする。
基板５０上の任意点５０ａが、前記反応前駆体噴射口１２７と排気口１２２との間の区間Ｙ３を移動する間には、前記の４段階から構成されたサイクルに反復して露出され、前記反復的な露出により、前記点５０ａ上に複層の原子層が蒸着される。
例えば、前記点５０ａが、反応前駆体噴射口１２７と排気口１２２との間の区間Ｙ３を通過するのに１０秒が所要し、前記１０秒間に、シャワーヘッド３２０が、前記４段階サイクルを２０回反復する場合には、前記点５０ａが、原料前駆体及び反応前駆体にそれぞれ２０回露出され、それにより、前記点５０ａ上には、２０層の原子層が蒸着される。
他の例を挙げれば、前記点５０ａが、反応前駆体噴射口１２７と排気口１２２との間の区間Ｙ３を通過するのに１０秒が所要し、前記１０秒間、前記４段階サイクルが４０回反復される場合には、前記点５０ａ上に、４０層の原子層が蒸着される。
さらに他の例を挙げれば、前記点５０ａが、反応前駆体噴射口１２７と排気口１２２との間の区間Ｙ３を通過するのに２０秒が所要し、前記２０秒間、前記４段階サイクルが４０回反復される場合にも、前記点５０ａ上に４０層の原子層が蒸着される。
このように、本発明の実施形態によれば、基板５０上の任意点５０ａがシャワーヘッド３２０を通過する時間、または前記４段階サイクルのサイクル時間または回数を調節することにより、前記任意点５０ａ上に蒸着される原子層の層数を調節することができる。
本発明の実施形態によれば、原子層蒸着装置３００のシャワーヘッド３２０は、図１０及び図１１に図示されているように、第２噴射ユニット１３０ａをさらに具備することができる。
第２噴射ユニット１３０ａは、基板５０の幅５０ｗ方向に拡張される原料前駆体噴射口１２３ａ、反応前駆体噴射口１２７ａ及び排気口１２２ａを具備する。反応前駆体噴射口１２７ａは、原料前駆体噴射口１２３ａと排気口１２２ａとの間に配置されてもよい。または、原料前駆体噴射口１２３ａが、反応前駆体噴射口１２７ａと排気口１２２ａとの間に配置される。第２噴射ユニット１３０ａは、原料前駆体噴射口１２３ａ及び反応前駆体噴射口１２７ａから噴射された原料前駆体及び反応前駆体が、排気口１２２ａを介して排気されるように構成される。
第２噴射ユニット１３０ａは、基板５０の幅５０ｗ方向に拡張されるパージガス噴射口１２１ａをさらに具備する。パージガス噴射口１２１ａは、原料前駆体噴射口１２３ａと反応前駆体噴射口１２７ａとの間に配置されてもよい。または、原料前駆体噴射口１２３ａ及び反応前駆体噴射口１２７ａを挟んで、排気口１２２ａの反対側に配置されてもよい。第２噴射ユニット１３０ａは、基板５０の幅５０ｗ方向に拡張され、反応前駆体噴射口１２７ａと排気口１２２ａとの間に配置される第２パージガス噴射口１２５ａをさらに具備することができる。第２噴射ユニット１３０ａは、パージガス噴射口１２１ａ及び１２５ａから噴射されるパージガスが、排気口１２２ａを介して排気されるように構成される。
第２噴射ユニット１３０ａの排気口１２２ａは、第１噴射ユニット１３０の排気口１２２に隣接して配置され、第２噴射ユニット１３０ａの原料前駆体噴射口１２３ａ、反応前駆体噴射口１２７ａ、並びにパージガス噴射口１２１ａ及び１２５ａは、排気口１２２ａを挟んで、第１噴射ユニット１３０の反対側に配置されてもよい。
本発明の実施形態によれば、第２噴射ユニット１３０ａの排気口１２２ａは、第１噴射ユニット１３０の排気口１２２で代替されてもよい。すなわち、第２噴射ユニット１３０ａの排気口１２２ａは、第１噴射ユニット１３０の排気口１２２と一つに統合される。
第２噴射ユニット１３０ａは、第１噴射ユニット１３０と同様に、前記４段階（８００、８０２、８０４及び８０６）のサイクルを反復するように構成される。
前記４段階サイクルにおいて、前記原料前駆体噴射段階（８００）では、第１噴射ユニット１３０の原料前駆体噴射口１２３、及び第２噴射ユニット１３０ａの原料前駆体噴射口１２３ａから、同時に原料前駆体が噴射される。
前記４段階サイクルにおいて、前記第１パージ段階（８０２）では、第１噴射ユニット１３０のパージガス噴射口１２１及び１２５、並びに第２噴射ユニット１３０ａのパージガス噴射口１２１ａ及び１２３ａから、同時にパージガスが噴射される。
前記４段階サイクルにおいて、前記反応前駆体噴射段階（８０４）では、第１噴射ユニット１３０の反応前駆体噴射口１２７及び第２噴射ユニット１３０ａの反応前駆体噴射口１２７ａから、同時に反応前駆体が噴射される。
前記４段階サイクルにおいて、前記第２パージ段階（８０６）では、第１噴射ユニット１３０のパージガス噴射口１２１及び１２５、並びに第２噴射ユニット１３０ａのパージガス噴射口１２１ａ及び１２３ａから、同時にパージガスが噴射される。
第１噴射ユニット１３０のＹ３区間を経ながら、原子層が蒸着された基板上の任意点５０ａは、第２噴射ユニット１３０ａの排気口１２２ａと反応前駆体噴射口１２７ａとの間の区間Ｙ４を経ながら、第２噴射ユニット１３０ａによる４段階サイクルにさらに反復して露出され、それにより、原子層がさらに蒸着される。従って、第２噴射ユニット１３０ａを追加することにより、原子層蒸着装置３００のスループットを改善することができる。
本発明の実施形態によれば、原子層蒸着装置３００の基板支持台５５が、図９のように、円形ローラ１３０の形状を有する場合には、シャワーヘッド３２０も、図９に図示されたシャワーヘッド３２０のように、ガス噴射口面３２０ａがローラ１３０の円周方向に沿って曲面でもって成形される。
本発明の実施形態によれば、原子層蒸着装置１００，１１０及び３００は、真空チャンバ内に設けられてもよい。基板５０が真空チャンバ内に装着され、チャンバ内部が真空状態に逹した後には、チャンバからの排気は中断され、原子層蒸着装置１１０，１１０及び３００のシャワーヘッド２２０及び３２０の排気口１２２，１２４，１２６及び１２８に連結される排気ポンプによってのみ排気が行われるように構成されてもよい。
本発明の実施形態によれば、図４及び８に図示された原子層蒸着装置１００及び１１０は、それぞれ基板５０の下部に配置される基板支持台５５を代替し、下部シャワーヘッド１２０ｙを具備することもできる。追加された下部シャワーヘッド１２０ｙは、本来のシャワーヘッド１２０と同一のシャワーヘッド移動装置に連結され、それぞれ第２方向及び第４方向に往復移動しながら、本来のシャワーヘッド１２０と同一の方法で、基板５０の下面に原子層を蒸着するように構成される。従って、本実施形態では、基板５０は、上部シャワーヘッド１２０と下部シャワーヘッド１２０ｙとの間を通過しながら、基板５０の上面及び下面に同時に原子層が蒸着される。本実施形態において基板加熱装置は、シャワーヘッドの前方に配置されてもよい。この実施形態では、基板がシャワーヘッドの下に入る前にあらかじめ予熱されてもよい。
本発明の実施形態によれば、図１０に図示された原子層蒸着装置３００は、基板５０の下部に配置される基板支持台５５を代替し、下部シャワーヘッド３２０ｙを具備することもできる。追加された下部シャワーヘッド３２０ｙは、本来のシャワーヘッド３２０と同一の方法で、基板５０の下面に原子層を蒸着する。従って、本実施形態では、基板５０は、上部シャワーヘッド３２０と下部シャワーヘッド３２０ｙとの間を通過しながら、基板５０の上面及び下面に同時に原子層が蒸着される。本実施形態において基板加熱装置は、シャワーヘッドの前方に配置されてもよい。
図１２は、本発明の実施形態による原子層蒸着装置４００の平面図である。原子層蒸着装置４００は、図４を参照して説明した原子層蒸着装置１００の変形された実施形態である。原子層蒸着装置４００は、気体を透過させる材質から構成される基板５０に原子層を蒸着する用途に使用されてもよい。例えば、ポリエチレン、ポリプロピレンのようなプラスチック素材から構成されるリチウムイオン電池の多孔質分離膜（separator）に原子層を蒸着する用途に使用されてもよい。気体を透過する纎維（textile）に原子層を蒸着する用途に使用される。
原子層蒸着装置４００では、シャワーヘッド２２０の噴射ユニット１２０が排気口１２２，１２４，１２６，１２８を含まないという点、及び基板支持台５５が排気板１５５で代替されるという点で原子層蒸着装置１００と異なる。原子層蒸着装置４００のシャワーヘッド２２０の噴射ユニット１２０は、原料前駆体噴射口１２３、反応前駆体噴射口１２７、並びに少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５を含みながら、排気口は含まない。シャワーヘッド２２０から噴射される原料前駆体、反応前駆体及びパージガスは、基板５０を貫通し、排気板１５５を介して排気される。シャワーヘッド２２０は、第２方向に沿って、第１位置７０と第２位置７２との間を往復移動しながら、基板５０上に、原料前駆体、反応前駆体及びパージガスを噴射する。
図１３は、排気板１５５の平面図である。排気板１５５は、基板５０を挟んで、シャワーヘッド２２０の対向側に配置される。排気板１５５は、少なくとも１つの排口１５６を含む。排気口１５６は、排気ポンプ（図示せず）に連結される。排気口１５６は、平面図上では、円形、四角形、スリットなど多様な形態を有するように製作され、断面図上では、直線、曲線、または斜線などの境界面を有するように製作されてもよい。
図１４及び図１５を参照し、原子層蒸着装置４００を利用して、基板５０に原子層を蒸着する方法について説明する。図１４は、シャワーヘッド２２０が第１位置７０に位置するときの原子層蒸着装置４００の断面図であり、図１５は、シャワーヘッド２２０が第２位置７２に位置するときの原子層蒸着装置４００の断面図である。図１４及び図１５に図示された点線矢印は、シャワーヘッド２２０から噴射され、基板５０を貫通して排気口１５６に排気される流体の流れを示す。
図１４を参照すれば、第１位置７０では、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介して、基板５０に原料前駆体が噴射され、パージガス噴射口１２１及び１２５を介して、基板５０にパージガスが噴射される。噴射された原料前駆体とパージガスは、基板５０を貫通し、排気板１５５を介して排気される。原料前駆体が基板５０を貫通する過程において、基板５０の内部は、原料前駆体にコーティングされる。シャワーヘッド２２０を第２方向に沿って、第２位置７２に移動させることによって、基板５０の他の地域も、原料前駆体にコーティングしていき、パージガスでパージする。シャワーヘッド２２０が移動しながら、噴射する原料前駆体とパージガスは、排気板１５５を介して排気される。シャワーヘッド２２０の移動速度は、第１移動速度Ｖ１であり、移動距離は、隣接する噴射ユニット１２０間の配置間隔Ｘと類似している。一実施形態によれば、前記移動距離は、配置間隔Ｘの２倍を超えない。
図１５を参照すれば、第２位置７２では、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介した原料前駆体の噴射は遮断され、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体が噴射され、パージガス噴射口１２１及び１２５を介して、パージガスが噴射される。噴射された反応前駆体とパージガスは、基板５０を貫通し、排気板１５５を介して排気される。シャワーヘッド２２０を、第２位置７２から第１位置７０に移動させることによって、基板５０の他の地域も、反応前駆体にコーティングしていき、パージガスでパージする。シャワーヘッド２２０の移動過程において噴射される反応前駆体とパージガスは、排気板１５５を介して排気される。シャワーヘッド２２０の移動速度は、第２移動速度Ｖ２である。前記第１移動速度Ｖ１と第２移動速度Ｖ２は、互いに同じであってもよく、異なっていてもよい。
図１２及び図７を参照すれば、原子層蒸着装置４００を利用して、原子層を蒸着する方法の一実施形態は、次の段階を含むのである。
（１）基板５０が、シャワーヘッド２２０のガス噴射口面に隣接するように、基板５０を配置する段階（７００）；
（２）シャワーヘッド２２０を、第１位置７０と第２位置７２との間で移動させる第１移動段階（７０２）；
（３）前記第１移動段階（７０２）が進められる間、シャワーヘッド２２０の反応前駆体噴射口１２７を介した反応前駆体の供給は遮断し、原料前駆体噴射口１２３を介して、原料前駆体を基板５０上に噴射することにより、基板５０を原料前駆体にコーティングし、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０に物理的に吸着されている残留原料前駆体をパージし、排気板１５５の排気口１５６を介して、前記原料前駆体及びパージガスを排気させる段階（７０４）；
（４）シャワーヘッド２２０を、第１位置７０と第２位置７２との間で移動させる第２移動段階（７０６）；及び
（５）前記第２移動段階（７０６）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介した原料前駆体の供給は遮断し、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体を基板５０上に噴射することにより、基板５０を反応前駆体にコーティングし、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０に物理的に吸着されている残留反応前駆体をパージし、排気板１５５を介して、前記反応前駆体及びパージガスを排気させる段階（７０８）；を含む。
前記実施形態では、原料前駆体及び反応前駆体を同時に噴射せず、時間差を置いて、順次に噴射することを特徴とする。時間差を置いて噴射することによって、原料前駆体及び反応前駆体が混合する可能性を減らしたり、あるいは除去したりすることができる。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）と、前記第２移動段階（７０６）との間に、パージ段階（７０５）を追加することができる。パージ段階（７０５）では、シャワーヘッド２２０の移動を中止した状態で、原料前駆体及び反応前駆体の噴射は遮断し、パージガス噴射口１２１及び１２５からパージガスを噴射する。原料前駆体噴射口１２３と反応前駆体噴射口１２７とを介して、パージガスを噴射することができる。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに反対方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド１２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動であり、第２移動段階でのシャワーヘッド１２０の移動は、第２位置７２から第１位置７０への移動である。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに同じ方向でもある。例えば、第１移動段階及び第２移動段階（７０２及び７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動でもある。この実施形態においては、シャワーヘッド２２０が、第２位置７２から第１位置７０に移動する第３移動段階が、前記第１移動段階と前記第２移動段階との間にさらに含まれる。前記第３移動段階では、シャワーヘッド２２０から基板５０上に、原料前駆体及び反応前駆体が噴射されない。しかし、シャワーヘッド２２０から基板５０上にパージガスが噴射され、パージされたガスは、排気板１５５を介して排気される。
図１６は、本発明の実施形態による原子層蒸着装置５００の平面図である。原子層蒸着装置５００は、図８を参照して説明した原子層蒸着装置１１０の変形された実施形態である。原子層蒸着装置５００は、気体を透過させる材質から構成される基板５０に、原子層を蒸着する用途に使用されてもよい。
原子層蒸着装置５００では、シャワーヘッド２２０の噴射ユニット１２０が、排気口１２２，１２４，１２６、１２８を含まないという点、及び基板支持台５５が排気板１５５で代替されるという点で、原子層蒸着装置１１０と異なる。原子層蒸着装置５００のシャワーヘッド２２０の噴射ユニット１２０は、原料前駆体噴射口１２３、反応前駆体噴射口１２７、並びに少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５を含みながら、排気口は含まない。シャワーヘッド２２０から噴射される原料前駆体、反応前駆体及びパージガスは、基板５０を貫通し、排気板１５５を介して排気される。シャワーヘッド２２０は、第４方向に沿って、第１位置１７０と第２位置１７２との間を往復移動しながら、基板５０上に、原料前駆体、反応前駆体及びパージガスを噴射する。前記第４方向は、基板の幅５０ｗと平行である。
図１７及び図１８を参照し、原子層蒸着装置５００を利用して、基板５０に原子層を蒸着する方法について説明する。図１７は、シャワーヘッド２２０が第１位置１７０に位置するときの原子層蒸着装置５００の断面図であり、図１８は、シャワーヘッド２２０が第２位置１７２に位置するときの原子層蒸着装置５００の断面図である。図１７及び図１８に図示された点線矢印は、シャワーヘッド２２０から噴射され、基板５０を貫通し、排気口１５６に排気される流体の流れを示す。
図１７を参照すれば、第１位置１７０では、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介して、原料前駆体が噴射され、パージガス噴射口１２１及び１２５を介して、パージガスが噴射される。噴射された原料前駆体とパージガスは、基板５０を貫通し、排気板１５５を介して排気される。シャワーヘッド２２０を、第４方向に沿って第２位置１７２に移動させることによって、基板５０の他の地域も、原料前駆体にコーティングしていき、パージガスでパージする。シャワーヘッド２２０が移動しながら、噴射する原料前駆体とパージガスは、排気板１５５を介して排気される。シャワーヘッド２２０の移動距離は、隣接する噴射ユニット１２０間の配置間隔Ｘと類似している。一実施形態によれば、前記移動距離は、前記配置間隔Ｘの２倍を超えない。
図１８を参照すれば、第２位置１７２では、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介した原料前駆体の噴射は遮断され、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体が噴射され、パージガス噴射口１２１及び１２５を介して、パージガスが噴射される。噴射された反応前駆体とパージガスは、基板５０を貫通し、排気板１５５を介して排気される。シャワーヘッド２２０を、第２位置１７２から第１位置１７０に移動させることによって、基板５０の他の地域も、反応前駆体にコーティングしていき、パージガスでパージしる。シャワーヘッド２２０移動しながら、噴射する反応前駆体とパージガスは、排気板１５５を介して排気される。
図１６及び図７を参照すれば、原子層蒸着装置５００を利用して、原子層を蒸着する方法の実施形態は、次の段階を含むのである。
（１）基板５０をシャワーヘッド２２０のガス噴射口面に隣接するように配置する段階（７００）；
（２）シャワーヘッド２２０を、第１位置１７０と第２位置１７２との間で移動させる第１移動段階（７０２）；
（３）前記第１移動段階（７０２）が進められる間、シャワーヘッド２２０の反応前駆体噴射口１２７を介した反応前駆体の供給は遮断し、原料前駆体噴射口１２３を介して、原料前駆体を基板５０上に噴射することにより、基板５０を原料前駆体にコーティングし、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０に物理的に吸着されている残留原料前駆体をパージし、排気板１５５の排気口１５６を介して、前記原料前駆体及びパージガスを排気させる段階（７０４）；
（４）シャワーヘッド２２０を、第１位置１７０と第２位置１７２との間で移動させる第２移動段階（７０６）；及び
（５）前記第２移動段階（７０６）が進められる間、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３を介した原料前駆体の供給は遮断し、反応前駆体噴射口１２７を介して、反応前駆体を基板５０上に噴射することにより、基板５０を反応前駆体にコーティングし、少なくとも１つのパージガス噴射口１２１及び１２５のうち少なくとも一つを介して、パージガスを基板５０上に噴射することにより、基板５０に物理的に吸着されている残留反応前駆体をパージし、排気板１５５を介して、前記反応前駆体及びパージガスを排気させる段階（７０８）；を含む。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）と前記第２移動段階（７０６）との間に、パージ段階（７０５）を追加することができる。パージ段階（７０５）では、シャワーヘッド２２０の移動を中止した状態で、原料前駆体及び反応前駆体の噴射は遮断し、パージガス噴射口１２１及び１２５からパージガスを噴射する。原料前駆体噴射口１２３と反応前駆体噴射口１２７とを介して、パージガスを噴射することができる。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに反対方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド１２０の移動は、第１位置１７０から第２位置１７２への移動であり、第２移動段階でのシャワーヘッド１２０の移動は、第２位置１７２から第１位置１７０への移動である。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに同じ方向でもある。例えば、第１移動段階及び第２移動段階（７０２及び７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動でもある。この実施形態においては、シャワーヘッド２２０が、第２位置７２から第１位置７０に移動する第３移動段階が、前記第１移動段階と前記第２移動段階との間にさらに含まれる。前記第３移動段階では、シャワーヘッド２２０から基板５０上に、原料前駆体及び反応前駆体が噴射されない。しかし、シャワーヘッド２２０から基板５０上にパージガスが噴射され、パージされたガスは、排気板１５５を介して排気される。
本発明の実施形態によれば、原子層蒸着装置１００及び４００において、シャワーヘッド２２０が、第１位置７０と第２位置７２との間を往復移動しながら、原料前駆体及び反応前駆体を相互に噴射する間、基板５０は、第１方向に沿って連続的に移動することもできる。他の実施形態によれば、シャワーヘッド２２０が、第１位置７０と第２位置７２との間を往復移動しながら、原料前駆体及び反応前駆体を相互に噴射する間、基板５０は、停止状態を維持することもできる。この実施形態では、基板５０上の特定地域に、所望する数ほどの原子層を蒸着した後に基板５０を移動させる。
本発明の実施形態によれば、原子層蒸着装置４００及び５００の排気板１５５は、シャワーヘッド２２０の往復移動に合わせ、同一方向に往復移動することもできる。そのために、排気板１５５は、シャワーヘッド２２０の往復移送装置に共に締結されて往復移動することもできる。または、別途の往復移送装置に締結される。
本発明の実施形態によれば、図１４及び図１６の原子層蒸着装置４００及び５００のシャワーヘッド２２０には、排気口が具備されてもよい。排気口は、原料前駆体噴射口１２１、パージガス噴射口１２３、反応前駆体噴射口１２５及びパージガス噴射口１２７の間に配置されてもよい。この実施形態では、原料前駆体、パージガス及び反応前駆体の一部は、シャワーヘッド２２０に具備される排気口を介して排気され、他の一部は、排気板１５５の排気口１５６を介して排気されてもよい。
本発明の実施形態によれば、図１４及び図１６に図示された原子層蒸着装置４００及び５００の排気板１５５は、図９に図示された原子層蒸着装置１００，１１０及び３００と同様に、ローラ５５形態に構成され、それにより、原子層蒸着装置４００及び５００のシャワーヘッド２００も、ローラ５５形態の排気板１５５を覆い包むように、曲面状に構成されてもよい。
本発明の実施形態によれば、図１４及び図１６に図示された原子層蒸着装置４００及び５００の排気板１５５の表面には、基板５０と排気板１５５との接触面積を低減させるために凹凸（エンボシング）が形成されてもよい。
本発明は、特定の実施形態を参照して説明したが、本発明は、そのように説明された特定の実施形態によって制限されるものではなく、本発明の主旨による変形された実施形態についても有効に適用される。
本発明の実施形態は、ＯＬＥＤディスプレイ及び照明、ＣＩＧＳ太陽電池、染料感応電池、食品及び医薬品の包装紙、反るガラス基板、並びにリチウムイオン電池などの製造過程において、基板に直接原子層を蒸着するために使用されてもよい。また、水分及び酸素などの浸透を防止するためのバリアフィルム（barrier film）上に原子層を蒸着する用途にも使用される。
また、基板５０が気体を透過させる材質から構成された場合には、シャワーヘッド２０から噴射された原料前駆体、反応前駆体及びパージガスが、基板５０を通過し、シャワーヘッド２０の反対側に透過されるので、シャワーヘッド２０の排気口２２，２４，２６を介して、それらをさらに回収するのが困難になる。すなわち、原料前駆体及び反応前駆体が混合しないように、パージガスによって空間的に分離させた状態を維持しながら、シャワーヘッド２０の排気口２２，２４及び２６を介して排気させることが困難になる。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに反対方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド２２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動であり、第２移動段階でのシャワーヘッド２２０の移動は、第２位置７２から第１位置７０への移動である。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに同じ方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド２２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動であり、第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動も、第１位置７０から第２位置７２への移動である。この実施形態においては、シャワーヘッド２２０が、第２位置７２から第１位置７０に移動する過程では、シャワーヘッド２２０から基板５０上に、原料前駆体及び反応前駆体が噴射されない。しかし、シャワーヘッド２２０から基板５０上にパージガスが噴射され、パージされたガスは、さらにシャワーヘッド２２０を介して排気されもする。
原子層蒸着装置１００において、原子層を蒸着するための前記実施形態（図５、図６及び図７）において第２方向は、第１方向と同一方向でもある。また、第１位置７０と第２位置７２との間隔は、シャワーヘッド２２０の原料前駆体噴射口１２３と、反応前駆体噴射口１２７との間隔Ｘ１と同じであるか、あるいはそれよりも広く設定されてもよい。また、第１位置７０と第２位置７２との間隔は、噴射ユニット１２０の配置間隔Ｘと同じであるか、あるいはそれよりも狭くともよい。また、第１位置７０と第２位置７２との間隔は、噴射ユニット１２０の配置間隔Ｘより広くともよい。
前記実施形態（図５、図６及び図７）は、基板５０がシャワーヘッド２２０を通過した後、第２シャワーヘッド１２０ｘを通過する段階をさらに具備することができる。第２シャワーヘッド１２０ｘを通過しながら、基板５０の表面は、反応前駆体または原料前駆体にコーティングされる。
前記実施形態は、基板５０がシャワーヘッド２２０を通過する前、第２シャワーヘッド１２０ｘを通過する段階をさらに具備することができる。第２シャワーヘッド１２０ｘを通過しながら、基板５０の表面は、反応前駆体または原料前駆体にコーティングされる。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに反対方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド２２０の移動は、第１位置１７０から第２位置１７２への移動であり、第２移動段階でのシャワーヘッド２２０の移動は、第２位置１７２から第１位置１７０への移動である。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに同じ方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド２２０の移動は、第１位置１７０から第２位置１７２への移動であり、第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動も、第１位置１７０から第２位置１７２への移動である。この実施形態においては、シャワーヘッド２２０が、第２位置１７２から第１位置１７０に移動する過程では、シャワーヘッド２２０から基板５０上に、原料前駆体及び反応前駆体が噴射されない。しかし、シャワーヘッド２２０から基板５０上にパージガスが噴射され、パージされたガスは、さらにシャワーヘッド２２０を介して排気されもする。
本発明の実施形態によれば、図４及び８に図示された原子層蒸着装置１００及び１１０は、それぞれ基板５０の下部に配置される基板支持台５５を代替し、下部シャワーヘッド１２０ｙを具備することもできる。追加された下部シャワーヘッド１２０ｙは、本来のシャワーヘッド２２０と同一のシャワーヘッド移動装置に連結され、それぞれ第２方向及び第４方向に往復移動しながら、本来のシャワーヘッド２２０と同一の方法で、基板５０の下面に原子層を蒸着するように構成される。従って、本実施形態では、基板５０は、上部シャワーヘッド２２０と下部シャワーヘッド１２０ｙとの間を通過しながら、基板５０の上面及び下面に同時に原子層が蒸着される。本実施形態において基板加熱装置は、シャワーヘッドの前方に配置されてもよい。この実施形態では、基板がシャワーヘッドの下に入る前にあらかじめ予熱されてもよい。
前記実施形態において、前記第１移動段階（７０２）及び前記第２移動段階（７０６）でのシャワーヘッド２２０の移動方向は、互いに反対方向でもある。例えば、第１移動段階（７０２）でのシャワーヘッド２２０の移動は、第１位置７０から第２位置７２への移動であり、第２移動段階でのシャワーヘッド２２０の移動は、第２位置７２から第１位置７０への移動である。
本発明の実施形態によれば、図１４及び図１６に図示された原子層蒸着装置４００及び５００の排気板１５５は、図９に図示された原子層蒸着装置１００，１１０及び３００と同様に、ローラ５５形態に構成され、それにより、原子層蒸着装置４００及び５００のシャワーヘッド２２０も、ローラ５５形態の排気板１５５を覆い包むように、曲面状に構成されてもよい。

Claims (15)

  1. 第１方向に沿って基板を移送するように構成される基板移送装置と、
    第１物質を前記基板上に噴射するように構成される第１物質噴射口、前記第１物質と反応し、反応層を形成するように構成される第２物質を、前記基板上に噴射するように構成される第２物質噴射口、パージガスを前記基板上に噴射するように構成されるパージガス噴射口が具備される噴射ユニットを少なくとも一つ具備するシャワーヘッドと、
    前記シャワーヘッドを第２方向に沿って、第１位置及び第２位置の間を往復移動するように構成されるシャワーヘッド移送装置と、を具備し、
    前記シャワーヘッドは、往復移動する過程において、前記第１物質が噴射される間には、前記第２物質を噴射せず、前記第２物質が噴射される間には、前記第１物質を噴射しないように構成されることを特徴とする原子層蒸着装置。
  2. 前記基板上の任意の地点が、前記基板移送装置によって、前記第１方向に沿って移送され、前記シャワーヘッドを通過する間、前記任意の地点が、前記原料前駆体及び前記反応前駆体に交互露出されるように構成されることを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  3. 前記シャワーヘッドの前記噴射ユニットには、少なくとも１つの排気口が具備され、前記第１物質及び第２物質、並びに前記パージガスは、前記少なくとも１つの排気口を介して排気されることを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  4. 前記基板を挟んで、前記シャワーヘッドの対向側に配置され、前記シャワーヘッドから噴射される前記第１物質及び第２物質、並びに前記パージガスを排気するように構成される排気板を具備することを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  5. 前記基板は、気体を透過させる材質から構成されることを特徴とする請求項４に記載の原子層蒸着装置。
  6. 前記第１方向と前記第２方向は、垂直であることを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  7. 前記第１方向と前記第２方向は、同一方向であることを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  8. 前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの配置間隔であることを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  9. 前記第１位置及び前記第２位置の間隔は、前記少なくとも１つの噴射ユニットの、前記第１物質噴射口と前記第２物質噴射口との間隔より広いことを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  10. 前記基板が、前記第１方向に沿って移送する速度を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  11. 前記シャワーヘッドが、前記第２方向に沿って往復移動する速度を調節することにより、前記基板上に蒸着される原子層の層数を調節することを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  12. 第２シャワーヘッドをさらに具備し、前記第２シャワーヘッドは、前記シャワーヘッドの前後の少なくとも一ヵ所に配置され、前記第２シャワーヘッドは、前記第１物質を噴射するための第１物質噴射口を具備することを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  13. 前記基板を支持するように構成されるローラを具備し、前記シャワーヘッドが、前記ローラに隣接して配置され、前記シャワーヘッドの噴射口面が、前記ローラの円周方向に沿って曲面状に構成されることを特徴とする請求項１に記載の原子層蒸着装置。
  14. 前記第２方向が前記ローラの円周方向であり、前記シャワーヘッドが、前記円周方向に沿ってピボット往復回転運動を行うことを特徴とする請求項１３に記載の原子層蒸着装置。
  15. 前記第２方向が前記ローラの回転軸と平行であり、前記シャワーヘッドが、前記回転軸と平行な方向に沿って往復移動することを特徴とする請求項１３に記載の原子層蒸着装置。
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