KR101372310B1 - Ald equipment for roll to roll type and ald method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 장비 구성을 단순화할 수 있고, 사이클 컨트롤을 통하여 범용적인 범위의 공정이 가능하며, 생산성 또한 향상시킬 수 있는 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 제공하는데 그 목적이 있다. 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부를 복수의 병렬의 구획 챔버로 구획하는 구획 수단; 상기 진공 챔버의 각 구획 챔버 내에 각각 회전가능하게 설치되는 복수의 롤러 부재; 상기 진공 챔버에 필요한 공정 온도를 제공하기 위한 히터 유닛; 상기 진공 챔버에 박막 증착을 위한 공정가스를 제공하기 위한 공정가스 제공유닛; 상기 공정가스 제공유닛으로부터 제공되는 공정가스를 각각의 구획 챔버로 공급하기 위한 개별 공급 라인; 상기 진공 챔버 내부를 진공화시키며, 공정가스를 배기시키기 위한 진공/배기 유닛; 상기 롤러 부재 중 증착 대상물이 감겨있는 풀림 롤러 부재로부터 증착 대상물을 공정 경로를 따라 이동시키기 위한 가이드 트레인(guide train); 상기 가이드 트레인을 공정 경로를 따라 안내하기 위한 안내 레일; 상기 가이드 트레인을 이동시키는 이동 수단; 공정의 1주기 완료 시점의 상기 안내 레일 상에 설치되어 해당 주기 공정을 완료시키기거나 다음 주기의 공정으로 상기 가이드 트레인을 안내하기 위한 노선 변경 장치를 포함하는 기밀 부재를 포함하는 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 제공한다.An object of the present invention is to provide a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus that can simplify the configuration of the equipment, a general range of processes through the cycle control, and also improve the productivity. The present invention for achieving the above object is a vacuum chamber; Partition means for partitioning the interior of the vacuum chamber into a plurality of parallel partition chambers; A plurality of roller members rotatably installed in respective compartment chambers of the vacuum chamber; A heater unit for providing a process temperature required for the vacuum chamber; A process gas providing unit for providing a process gas for thin film deposition to the vacuum chamber; A separate supply line for supplying a process gas provided from said process gas providing unit to each compartment chamber; A vacuum / exhaust unit for evacuating the inside of the vacuum chamber and exhausting the process gas; A guide train for moving the deposition target along the process path from the release roller member on which the deposition target is wound in the roller member; A guide rail for guiding the guide train along a process path; Moving means for moving said guide train; Roll-to-roll atomic layer including an airtight member installed on the guide rail at the completion of one cycle of the process to complete the cycle process or to guide the guide train to the next cycle process. Provide deposition equipment.
Description
본 발명은 원자층 증착 장비 및 원자층 증착 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 장비 구성을 단순화할 수 있고, 매우 높은 효율의 박막 두께의 균일성을 달성할 수 있고, 사이클 컨트롤을 통하여 범용적인 범위의 공정이 가능하며, 생산성 또한 향상시킬 수 있는 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비 및 원자층 증착 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus and an atomic layer deposition method, and more particularly, it is possible to simplify the configuration of the equipment, to achieve uniformity of the thin film thickness of very high efficiency, and to control the general range through the cycle control The present invention relates to a roll-to-roll type atomic layer deposition apparatus and an atomic layer deposition method capable of improving the productivity.
지금까지는 반도체 소자용 박막의 제조에 물리기상 증착법(PVD: Physical Vapor Deposition) 또는 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition) 기술이 이용되었으나, 이러한 기존의 기술은 선폭 90nm 이하의 나노급 초고집적 소자 제조에 적용하기에는 한계가 있다.Until now, physical vapor deposition (PVD) or chemical vapor deposition (CVD) techniques have been used for the manufacture of thin films for semiconductor devices. There is a limit to the application.
잘 알려져 있는 바와 같이, 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)의 경우, 복잡한 형상의 3차원 구조에서도 뛰어난 균일도를 가지는 나노 두께의 박막 증착이 가능하기 때문에 나노급 반도체 소자 제조의 필수적인 증착 기술로 주목받고 있다. 이러한 원자층 증착은 우수한 단차 피복성과 고품질의 박막의 성장이 가능하다는 장점을 갖는 반면, 낮은 생산성이라는 한계를 가지고 있다.As is well known, in the case of atomic layer deposition (ALD), it is possible to deposit a thin film of nano-thickness with excellent uniformity even in a complicated three-dimensional structure, which is an essential deposition technology for manufacturing a nano-class semiconductor device. I am getting it. Such atomic layer deposition has the advantages of excellent step coverage and growth of high quality thin films, but has a limitation of low productivity.
원자층 증착의 낮은 생산성이라는 한계를 극복하기 위해 사이클릭(Cyclic) CVD, PEALD(Plasma Enhanced ALD), 배치타입(Batch Type) ALD, 롤투롤(Roll-to-Roll) ALD 등 많은 연구가 진행되고 있다.In order to overcome the limitations of low productivity of atomic layer deposition, many researches are being conducted such as cyclic CVD, plasma enhanced ALD, batch type ALD, roll-to-roll ALD. have.
이러한 많은 연구들 중 롤투롤 ALD는 롤에서 롤로 이동되는 증착 대상물(통상적으로 예를 들면, 연성의 기판)의 안정적인 이동을 통하여 연성 기판 위에 연속적인 공정을 통하여 박막을 성장시킴으로써 대량의 박막을 성장시키는 방법이다.Among many studies, roll-to-roll ALD grows a large amount of thin film by growing a thin film in a continuous process on a flexible substrate through stable movement of a deposition target (typically, a flexible substrate) that is moved from roll to roll. Way.
일반적으로 ALD의 성장되는 박막의 두께는 공정이 진행되는 사이클(cycle)에 따라 두께가 결정된다. 사이클은 주기라는 뜻 그대로 ALD 공정이 주기적으로 반복되는 것을 일컫는 말이다.In general, the thickness of the grown ALD thin film is determined according to the cycle (process). A cycle is a cycle, which means that the ALD process repeats periodically.
ALD는 주기적으로 소스공급/퍼지/반응공급/퍼지(source pulse/purge/reactant pulse/purge)의 4 공정이 주기적으로 반복되는 이러한 4공정을 1주기의 사이클이라고 한다. 이러한 사이클의 주기를 컨트롤하는 방법은 시간적인 측면과 공간적인 측면으로 나눠진다.ALD refers to the four cycles, which are periodically repeated four cycles of source supply, purge, reaction supply, and purge. The method of controlling the cycle of these cycles is divided into temporal and spatial aspects.
시간분할적인 ALD 시스템은 동일한 공간 영역 하에 펄스(pulse) 시간과 퍼지(purge) 시간의 조정을 통하여 시간적인 분할로써 사이클을 컨트롤하여 성장되는 박막의 두께를 조절할 수 있다. 시간분할적인 ALD 시스템은 대부분의 보통의 ALD 시스템에서 사용되어 진다.The time divisional ALD system can control the thickness of the grown thin film by controlling the cycle by temporal division through adjustment of pulse time and purge time in the same spatial region. Time division ALD systems are used in most common ALD systems.
반면에 공간분할적인 ALD 시스템은 소스와 반응 그리고 퍼지의 공정이 일어나는 공간을 분할하여 주기적으로 공간의 이동에 의해 사이클이 컨트롤 되어 박막의 두께를 조절하는 방법을 말한다. 이러한 공간분할적인 ALD 시스템은 보통 롤투롤 ALD 시스템에서 사용되어 진다. 그 이유는 롤투롤 ALD 시스템의 특성 상(이동되는 연성 기판의 동일한 이동도가 요구됨) 시간적인 분할을 통하여 사이클을 컨트롤하는데 다소 어려움이 존재한다. 이 때문에 펄스 공정의 공간과 퍼지 공정의 공간을 분할함(unit)으로써 사이클을 컨트롤하는 방법을 사용하게 된다.On the other hand, the space-divided ALD system is a method of controlling the thickness of the thin film by dividing the space where the process of source, reaction and purge takes place and controlling the cycle by the movement of space periodically. This spatially partitioned ALD system is commonly used in roll-to-roll ALD systems. The reason is that due to the nature of the roll-to-roll ALD system (the same mobility of the moving flexible substrate is required), there are some difficulties in controlling the cycle through time division. For this reason, the method of controlling a cycle is used by dividing the space of a pulse process and the space of a purge process.
그러나 기존의 롤투롤 ALD 시스템의 경우 연성 기판의 이동을 위해서 연성 기판의 이동경로에 많은 수의 롤러들을 위치시켜 연성기판의 이동 경로를 유도하였다. 이와 같이 롤러들은 연성기판의 공정 주기의 수가 증가하면 증가할수록 롤러의 수 또한 이에 따라 증가하기 때문에 장치의 구성이 복잡해지는 문제점이 있다.However, in the conventional roll-to-roll ALD system, a large number of rollers were placed in the movement path of the flexible substrate to induce the movement path of the flexible substrate. As such, as the number of rollers increases as the number of process cycles of the flexible substrate increases, the number of rollers increases accordingly, which leads to a complicated configuration of the apparatus.
또한, 기존의 공간분할적인 롤투롤 ALD 시스템의 경우, 그 롤투롤 ALD 시스템의 특성상 증착 대상물이 감겨 있는 풀림 롤러와 증착 완료된 증착 대상물을 감는 감길 롤러에서 증착 대상물은 연결되어 있어 실제 공정이 진행되는 사이클에서의 수정에 어려움이 존재하기 때문에, 정해진 사이클 이외의 사이클 공정 진행의 한계가 존재하는 문제점이 있다.In addition, in the case of the conventional space-segmented roll-to-roll ALD system, due to the characteristics of the roll-to-roll ALD system, the deposition object is connected to the unwinding roller on which the deposition object is wound and the deposition object on the winding roller to wind the deposition object. Since there is a difficulty in the correction in, there is a problem in that there is a limit of the progress of a cycle process other than a predetermined cycle.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위하여 제안된 것으로서, 장비 구성을 단순화할 수 있고, 매우 높은 효율의 박막 두께의 균일성을 달성할 수 있으며, 생산성 또한 향상시킬 수 있는 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비 및 원자층 증착 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.Therefore, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned conventional problems, and the roll-to-roll method can simplify the configuration of the equipment, achieve uniformity of thin film thickness of very high efficiency, and also improve productivity. To provide an atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method of the purpose.
또한, 본 발명은 공간분할적인 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 공정의 사이클 컨트롤을 가능하게 하여 유동적인 사이클 공정을 달성할 수 있는 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비 및 원자층 증착 방법을 제공하는데 다른 목적이 있다.In addition, the present invention provides a roll-to-roll type atomic layer deposition apparatus and atomic layer deposition method that can achieve a fluid cycle process by enabling the cycle control of the process in the space-division roll-to-roll atomic layer deposition equipment There is another purpose.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.The solution of the present invention is not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
상기 목적 및 다른 특징들을 달성하기 위한 본 발명의 제1 관점에 따르면, 진공 챔버; 상기 진공 챔버 내부를 복수의 병렬의 구획 챔버로 구획하는 구획 수단; 상기 진공 챔버의 각 구획 챔버 내에 각각 회전가능하게 설치되는 복수의 롤러 부재; 상기 진공 챔버에 필요한 공정 온도를 제공하기 위한 히터 유닛; 상기 진공 챔버에 박막 증착을 위한 공정가스를 제공하기 위한 공정가스 제공유닛; 상기 공정가스 제공유닛으로부터 제공되는 공정가스를 각각의 구획 챔버로 공급하기 위한 개별 공급 라인; 상기 진공 챔버 내부를 진공화시키며, 공정가스를 배기시키기 위한 진공/배기 유닛; 상기 구획 챔버 내에서 증착 공정 경로를 따라 설치되는 안내 레일; 상기 안내 레일을 따라 증착 대상물을 이동시키기 위한 가이드 트레인(guide train); 상기 가이드 트레인을 이동시키는 이동 수단; 공정 가스 중 퍼지 가스가 투입되는 상기 구획 챔버의 안내 레일 상에 설치되어 해당 주기 공정을 완료시키거나 다음 주기의 공정으로 가이드 트레인을 안내하기 위한 노선 변경 장치; 상기 노선 변경 장치를 제어하는 공정 제어장치; 및 공정 시작 시 상기 가이드 트레인이 구획 챔버 측으로 투입되거나 공정 완료 시 외부로 취출되는 스테이션을 포함하고, 상기 구획 수단은 이웃하는 구획 챔버 간에 증착 대상물을 안내하는 안내구와 상기 안내구를 기밀하게 유지시키는 기밀 부재를 포함하는 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 제공한다.According to a first aspect of the present invention for achieving the above object and other features, a vacuum chamber; Partition means for partitioning the interior of the vacuum chamber into a plurality of parallel partition chambers; A plurality of roller members rotatably installed in respective compartment chambers of the vacuum chamber; A heater unit for providing a process temperature required for the vacuum chamber; A process gas providing unit for providing a process gas for thin film deposition to the vacuum chamber; A separate supply line for supplying a process gas provided from said process gas providing unit to each compartment chamber; A vacuum / exhaust unit for evacuating the inside of the vacuum chamber and exhausting the process gas; A guide rail installed along the deposition process path in the compartment chamber; A guide train for moving a deposition object along the guide rail; Moving means for moving said guide train; A route change device installed on the guide rail of the compartment chamber into which the purge gas of the process gas is introduced to complete the cycle process or to guide the guide train to the next cycle process; A process control device for controlling the route change device; And a station into which the guide train is fed to the compartment chamber at the start of the process or taken out when the process is completed, wherein the compartment means is a guide for guiding a deposition object between neighboring compartment chambers and an airtight to keep the guide airtight. Provided is a roll-to-roll type atomic layer deposition apparatus including a member.
본 발명에서, 상기 구획 수단은 상기 진공 챔버를 제1 구획 챔버, 제2 구획 챔버 및 제3 구획 챔버로 구획하고; 상기 공정가스 제공유닛은 제1 소스 가스원, 퍼지 가스원 및 제2 소스 가스원을 포함하며, 상기 개별 공급 라인은 상기 제1 소스가스원으로부터의 제1 소스 가스를 상기 제1 구획 챔버로 공급하는 공급 라인과, 상기 퍼지 가스원으로부터 퍼지 가스를 상기 제2 구획 챔버로 공급하는 공급 라인, 및 상기 제2 소스 가스원으로부터 제2 소스 가스를 제3 구획 챔버로 공급하는 공급 라인을 포함할 수 있다.In the present invention, the partition means partitions the vacuum chamber into a first compartment chamber, a second compartment chamber and a third compartment chamber; The process gas providing unit includes a first source gas source, a purge gas source, and a second source gas source, wherein the individual supply line supplies a first source gas from the first source gas source to the first compartment chamber. A supply line for supplying a purge gas from the purge gas source to the second compartment chamber, and a supply line for supplying a second source gas to the third compartment chamber from the second source gas source. have.
본 발명에 있어서, 상기 히터 유닛은 히터 및 상기 히터를 제어하는 히터 컨트롤러를 포함하며, 상기 롤러 부재와 일체로 형성될 수 있으며, 상기 히터는 상기 롤러 부재의 외연에 형성되는 원통형 히터로 이루어지거나, 상기 롤러 부재의 외연에 일정 간격을 갖고 배치되는 복수의 환형 히터로 이루어질 수 있다.In the present invention, the heater unit includes a heater and a heater controller for controlling the heater, may be formed integrally with the roller member, the heater is made of a cylindrical heater formed on the outer edge of the roller member, It may be composed of a plurality of annular heaters arranged at regular intervals on the outer edge of the roller member.
본 발명에 있어서, 상기 공급 라인은 상기 롤러 부재에 평행하게 진공 챔버 내로 연장하는 연장 라인을 더 포함하며, 상기 연장 라인에는 상기 롤러 부재 측으로 공정 가스를 배출하기 위한 복수의 가스 배출구가 형성되는 것이 바람직하다.In the present invention, the supply line further comprises an extension line extending into the vacuum chamber parallel to the roller member, the extension line is preferably formed with a plurality of gas outlet for discharging the process gas to the roller member side. Do.
본 발명에서, 상기 공급 라인의 연장 라인은 상기 롤러 부재를 중심으로 그 롤러 부재의 둘레에 대칭되게 배치되는 둘 이상의 연장 라인으로 이루어질 수 있다.In the present invention, the extension line of the supply line may be composed of two or more extension lines disposed symmetrically around the roller member about the roller member.
본 발명에 따르면, 상기 노선 변경 장치는 1주기의 공정을 완료시키도록 안내하는 공정 완료 레일; 다음 주기의 공정에 이어지도록 공정 경로 상의 안내 레일에 연속해서 연결되는 연속 공정 레일; 상기 공정 완료 레일과 연속 공정 레일의 분기점에 설치되어 상기 가이드 트레인의 이동 노선을 변경하는 노선 변경 부재; 및 상기 노선 변경 부재를 조작하는 조작 수단을 포함할 수 있다.According to the present invention, the route change device comprises a process completed rail for guiding to complete the process of one cycle; A continuous process rail continuously connected to the guide rail on the process path to continue the next cycle of the process; A route change member installed at a branch point of the process completed rail and the continuous process rail to change a movement route of the guide train; And operation means for operating the route changing member.
본 발명에 있어서, 상기 스테이션은 공정 시작 전 퍼지 가스가 공급되는 구획 챔버 측으로 증착 대상물이 상기 가이드 트레인에 의해 견인되어 투입되기 위한 인-포트(in-port)를 갖는 투입부 스테이션; 소정 주기의 공정이 완료된 증착 대상물이 상기 가이드 트레인에 의해 견인되어 퍼지 가스가 공급되는 구획 챔버로부터 밖으로 유도되어 나오기 위한 하나 이상의 아웃포트(out-port)를 갖는 출력부 스테이션을 포함할 수 있다.In the present invention, the station is an input unit having an in-port (in-port) for the deposition object is pulled by the guide train to the compartment chamber side to which the purge gas is supplied before the start of the process; The deposition object having a predetermined cycle of processing may include an output station having one or more out-ports for being pulled out by the guide train and guided out of the compartment chamber to which purge gas is supplied.
본 발명의 제2 관점에 따르면, 롤투롤 방식의 원자층 증착 방법으로서, 병렬로 복수 구획된 구획 챔버 내에서 롤러 부재를 통해 증착 대상물을 이송시키고; 상기 복수 구획된 구획 챔버 중 해당하는 구획 챔버 내에 각각 소스 가스와 퍼지 가스의 공정 가스를 개별적으로 연속 공급하여 증착 대상물이 이송되는 흐름 상에서 박막 증착이 순차적으로 연속하여 이루어지는 것을 포함하며, 상기 증착 대상물의 1주기 공정을 완료시키거나 1주기 공정을 완료하는 시점에서 연속하여 다음 주기의 공정으로 진행하도록 안내하도록 선택하는 롤투롤 방식의 원자층 증착 방법을 제공한다.According to a second aspect of the present invention, there is provided a roll-to-roll atomic layer deposition method comprising: transferring a deposition object through a roller member in a partition chamber divided into a plurality of sections in parallel; The process gas of the source gas and purge gas is continuously supplied to each of the partitioned partition chambers of the plurality of partition chambers separately, and the thin film deposition is sequentially performed on a flow in which the deposition object is transferred. Provided is a roll-to-roll type atomic layer deposition method for guiding to proceed to the next cycle process at the time of completing the one cycle process or completing the one cycle process.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 각 구획 챔버 내에서 상기 롤러 부재에 평행하게 연장되는 연장 라인을 통해 증착 대상물에 대해 상기 공정 가스를 공급할 수 있다.In the second aspect of the present invention, the process gas may be supplied to the deposition object through an extension line extending in parallel to the roller member in each of the partition chambers.
본 발명의 제2 관점에 있어서, 상기 구획 챔버 내에서 증착 대상물이 이송되기 전에 퍼지 가스가 투입되는 구획 챔버로 투입시킨 다음, 소스 가스가 투입되는 구획 챔버로 이동시킨 후 상기 증착 대상물을 이송시키며, 소정 주기 공정이 완료된 시점에서 퍼지 가스가 투입되는 구획 챔버로부터 밖으로 유도하는 것을 포함하는 것이 바람직하다.In a second aspect of the present invention, before the deposition object is transported in the compartment chamber, the purge gas is injected into the compartment chamber, and then the source gas is introduced into the compartment chamber and the deposition object is transferred, It is preferred to include inducing out from the compartment chamber into which the purge gas is introduced at the time when the predetermined cycle process is completed.
본 발명에 의한 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비 및 방법에 따르면, 장비 구성을 단순화할 수 있고, 매우 높은 효율의 박막 두께의 균일성을 달성할 수 있으며, 생산성 또한 향상시킬 수 있는 효과를 제공한다.According to the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus and method according to the present invention, it is possible to simplify the configuration of the equipment, achieve uniformity of thin film thickness with a very high efficiency, and provide an effect of improving productivity. .
또한, 본 발명은 공정의 사이클 컨트롤을 가능하게 하여 유동적인 사이클 공정을 달성할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention also provides the effect of enabling cycle control of the process to achieve a fluid cycle process.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.The effects of the present invention are not limited to those mentioned above, and other solutions not mentioned may be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
도 1은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 2는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 구성하는 일 실시 형태의 히터 유닛을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 구성하는 다른 실시 형태의 히터 유닛을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 구성하는 가이드 트레인(guide train)을 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 5는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 구성하는 노선 변경 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 6은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 증착 대상물이 투입되고 밖으로 유도되는 스테이션과 노선 변경 장치의 배치 관계의 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 증착 대상물이 구획 챔버로 투입되는 입력부 스테이션과 증착 대상물의 초기 투입 과정을 설명하기 위한 설명도이다.
도 8은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 증착 대상물이 구획 챔버로부터 밖으로 유도되는 출력부 스테이션을 개략적으로 설명하기 위한 설명도이다.
도 9는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 증착 대상물이 투입되고 밖으로 유도되는 스테이션과 노선 변경 장치의 배치 관계의 다른 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.
도 10은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 가이드 트레인에 의해 증착 대상물이 공정 경로의 안내 레일을 따라 안내되는 동작을 설명하기 위한 설명도이다.
도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 롤투롤 방식에서의 사이클 공정도를 도시한 도면이다.
도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 설비에서 공정가스가 롤러 부재 측으로 공급되는 형태를 설명하기 위한 개념도이다.
도 15는 원자층 박막 성장 공정도를 도시한 것으로, (a)는 기존 방식의 원자층 박막 성장 공정도이고, (b)는 본 발명에 따른 원자층 박막 성장 공정도이다.1 is a schematic view showing the configuration of a roll-to-roll type atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
2 is a configuration diagram schematically showing a heater unit of an embodiment constituting a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
3 is a configuration diagram schematically showing a heater unit of another embodiment constituting a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
4 is a schematic diagram illustrating a guide train constituting a roll-to-roll type atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
FIG. 5 is a schematic diagram illustrating a route change device configuring a roll-to-roll type atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
6 is a configuration diagram schematically showing an example of a layout relationship between a station and a route change device in which a deposition target is introduced and guided out in a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
FIG. 7 is an explanatory diagram for explaining an initial input process of an input unit station and a deposition object into which a deposition object is introduced into a partition chamber in a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
8 is an explanatory diagram for schematically illustrating an output station in which a deposition target is guided out of a partition chamber in a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
9 is a configuration diagram schematically showing another example of the arrangement relationship between the station and the route change device to which the deposition target is introduced and guided out in the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
10 is an explanatory diagram for explaining an operation in which a deposition target is guided along a guide rail of a process path by a guide train in the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention.
11 and 12 are views illustrating a cycle process diagram in a roll-to-roll method according to the present invention.
13 and 14 are conceptual views for explaining a form in which the process gas is supplied to the roller member side in the roll-to-roll atomic layer deposition equipment according to the present invention.
15 shows an atomic layer thin film growth process chart, (a) is a conventional atomic layer thin film growth process chart, (b) is an atomic layer thin film growth process chart according to the present invention.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다. Further objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description and the accompanying drawings.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.Before describing the present invention in detail, it is to be understood that the present invention is capable of various modifications and various embodiments, and the examples described below and illustrated in the drawings are intended to limit the invention to specific embodiments It is to be understood that the invention includes all modifications, equivalents, and alternatives falling within the spirit and scope of the invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.When a component is referred to as being "connected" or "connected" to another component, it may be directly connected to or connected to that other component, but it may be understood that other components may be present in between. Should be. On the other hand, when an element is referred to as being "directly connected" or "directly connected" to another element, it should be understood that there are no other elements in between.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In this specification, the terms "comprises" or "having" and the like refer to the presence of stated features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof, But do not preclude the presence or addition of one or more other features, integers, steps, operations, elements, components, or combinations thereof.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.Also, the terms " part, "" unit," " module, "and the like, which are described in the specification, refer to a unit for processing at least one function or operation, Software. ≪ / RTI >
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.In the following description of the present invention with reference to the accompanying drawings, the same components are denoted by the same reference numerals regardless of the reference numerals, and redundant explanations thereof will be omitted. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
이하 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비의 구성을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 2는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 구성하는 일 실시 형태의 히터 유닛을 개략적으로 도시한 구성도이며, 도 3은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 구성하는 다른 실시 형태의 히터 유닛을 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 4는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 구성하는 가이드 트레인(guide train)을 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 5는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 구성하는 노선 변경 장치를 개략적으로 도시한 구성도이다.1 is a configuration diagram schematically showing the configuration of a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention, Figure 2 is a heater unit of an embodiment constituting a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the
먼저, 도 1, 도 2, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비는 진공 챔버(100); 상기 진공 챔버(100) 내부를 복수의 병렬의 구획 챔버(110, 120, 130)로 구획하는 구획 수단(미도시); 상기 진공 챔버(100)의 각 구획 챔버 내에 각각 회전가능하게 설치되는 복수의 롤러 부재(200); 상기 진공 챔버(100)에 필요한 공정 온도를 제공하기 위한 히터 유닛; 상기 진공 챔버(100)에 박막 증착을 위한 공정가스를 제공하기 위한 공정가스 제공유닛(400); 상기 공정가스 제공유닛(400)으로부터 제공되는 공정가스를 각각의 구획 챔버로 공급하기 위한 개별 공급 라인(510, 520, 530); 상기 진공 챔버(100) 내부를 진공화시키며, 공정가스를 배기시키기 위한 진공/배기 유닛(600); 증착 대상물을 공정 경로를 따라 이동시키기 위한 가이드 트레인(guide train)(700); 상기 가이드 트레인(700)을 공정 경로를 따라 안내하기 위한 안내 레일(미도시); 상기 가이드 트레인(700)을 이동시키는 이동 수단(미도시); 공정 가스 중 퍼지 가스가 투입되는 구획 챔버에서의 안내 레일 상에 설치되어 해당 주기 공정을 완료시키거나 다음 주기의 공정으로 가이드 트레인을 안내하기 위한 노선 변경 장치(800); 상기 노선 변경 장치(800)를 제어하는 공정 제어장치(미도시); 및 공정 시작 시 상기 가이드 트레인(700)이 구획 챔버 측으로 투입되거나 공정 완료 시 외부로 취출되는 스테이션(900)을 포함하고, 상기 구획 수단은 이웃하는 구획 챔버 간에 증착 대상물을 안내하는 안내구와 상기 안내구를 기밀하게 유지시키는 기밀 부재를 포함한다.First, as shown in Figures 1, 2, 4 and 5, the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention comprises a vacuum chamber 100; Partition means (not shown) for partitioning the inside of the vacuum chamber (100) into a plurality of parallel partition chambers (110, 120, 130); A plurality of roller members 200 rotatably installed in respective compartment chambers of the vacuum chamber 100; A heater unit for providing a process temperature required for the vacuum chamber (100); A process gas providing unit 400 for providing a process gas for thin film deposition to the vacuum chamber 100; Separate supply lines (510, 520, 530) for supplying the process gas provided from the process gas providing unit 400 to each compartment chamber; A vacuum / exhaust unit (600) for evacuating the inside of the vacuum chamber (100) and for exhausting a process gas; A guide train 700 for moving the deposition object along the process path; A guide rail (not shown) for guiding the guide train 700 along a process path; Moving means (not shown) for moving the guide train 700; A route change device 800 installed on the guide rail in the compartment chamber into which the purge gas of the process gas is introduced to complete the cycle process or to guide the guide train to the next cycle process; A process control device (not shown) for controlling the route change device 800; And a station 900 in which the guide train 700 is introduced into the compartment chamber at the start of the process or taken out to the outside when the process is completed. And an airtight member for keeping it confidential.
상기 공정가스 제공유닛(400)과 개별 공급 라인(510, 520, 530) 사이에는 진공 챔버(100)로 제공되는 각 공정가스의 유량을 제어하는 질량유량 컨트롤러(MFC)일 설치될 수 있다.A mass flow controller (MFC) may be installed between the process
상기 진공 챔버(100)는 각각의 롤러 부재(200)에 대응하는 개수에 따라 복수의 구획 챔버를 형성하는데, 도면에 도시된 예에서는 세 개의 롤러 부재(200)가 설치되고, 왼쪽으로부터 제1 구획 챔버(110), 제2 구획 챔버(120) 및 제3 구획 챔버(130)를 형성한다.The
상기 구획 수단에 형성되는 안내구는 증착 대상물(예를 들면, 연성 기판)이 이동될 수 있는 슬롯(slot) 형태로 형성되며, 상기 기밀 수단은 이동중의 증착 대상물의 이동을 허용하면서도 이웃하는 구획 챔버 간의 기밀을 유지할 수 있는 실(seal) 부재로 이루어질 수 있다.The guide formed in the partition means is formed in the form of a slot in which the deposition object (for example, a flexible substrate) can be moved, and the airtight means allows the movement of the deposition object during movement while providing a space between adjacent compartment chambers. It may be made of a seal member capable of maintaining airtightness.
상기 롤러 부재(200)는 원통형 또는 원기둥 형상으로 형성되는 것이 바람직하다. 도면에 나타낸 실시 예에서 상기 롤러 부재(200)는 일측의 샤프트에 의해 회전가능하게 지지되는 형태를 나타내고 있지만, 그 롤러 부재(200)의 양단이 회전가능하게 지지될 수 있음을 알 수 있다. 이하에서는 제1 구획 챔버(110)에 위치되는 롤러 부재를 제1 롤러 부재, 제2 구획 챔버(120)에 위치되는 롤러 부재를 제2 롤러 부재, 그리고 제3 구획 챔버(130)에 위치되는 롤러 부재를 제3 롤러 부재로 칭한다.The
상기 히터 유닛은 증착 대상물과 공정 가스의 반응을 촉진시키기 위한 것으로서, 히터(210)(도 2 참조) 및 상기 히터(210)를 제어하는 히터 컨트롤러(미도시)를 포함한다.The heater unit is for promoting a reaction between the deposition target and the process gas, and includes a heater 210 (see FIG. 2) and a heater controller (not shown) for controlling the
여기에서, 상기 히터 유닛의 히터(210)는 상기 롤러 부재(200)와 일체로 형성될 수 있다. 도 2에 나타낸 바와 같이 상기 롤러 부재(200)의 외연에 일체로 형성되는 원통형 히터로 이루어질 수 있다.Here, the
또한, 상기 히터 유닛의 히터(210)는 도 3과 같이 구성될 수 있다. 도 3은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 구성하는 다른 실시 형태의 히터 유닛을 개략적으로 도시한 구성도이다.In addition, the
도 3에 도시된 바와 같이, 상기 히터 유닛의 히터(210)는 롤러 부재(200)의 외연에 일체로 형성되되, 일정 간격을 갖고 배치되는 복수의 환형 히터로 이루어질 수 있다.As shown in FIG. 3, the
상기 공정가스 제공유닛(400)은 개별 공급 라인(510, 520, 530)을 통해 진공 챔버(100)의 내부로 각각 공정에 필요한 공정가스를 제공하기 위한 것으로, 도 1에서는 제1 구획 챔버(110) 측으로 제1 소스 가스를 제공하기 위한 제1 소스 가스원(410), 제2 구획 챔버(120) 측으로 퍼지 가스를 제공하기 위한 퍼지 가스원(420), 및 제3 구획 챔버(130) 측으로 제2 소스 가스를 제공하기 위한 제2 소스 가스원(430)으로 이루어지는 예를 도시하고 있다.The process
상기 개별 공급 라인(510, 520, 530)에 있어서, 공급 라인 510은 제1 소스 가스원(410)으로부터의 제1 소스 가스를 제1 롤러 부재가 위치되는 제1 구획 챔버(110)로 공급하도록 설치되고, 공급 라인 520은 퍼지 가스원(420)으로부터의 퍼지 가스를 제2 롤러 부재가 위치되는 제2 구획 챔버(120)로 공급하도록 설치되며, 공급 라인 530은 제2 소스 가스원(430)으로부터의 제2 소스 가스를 제3 롤러 부재가 위치되는 제3 구획 챔버(130)로 공급하도록 설치된다.In the
여기에서, 상기 각 개별 공급 라인(510, 520, 530)은 도 1에 도시된 바와 같이 롤러 부재(200)에 평행하게 진공 챔버(100) 내로 연장하는 연장 라인을 더 포함하며, 상기 연장 라인에는 상기 롤러 부재 측으로 공정 가스를 배출하기 위한 복수의 가스 배출구가 형성된다.Here, each of the
상기 개별 공급 라인(510, 520, 530)의 연장 라인은 롤러 부재(200)를 중심으로 그 롤러 부재의 둘레에 대칭되게 배치되는 둘 이상의 연장 라인으로 이루어질 수 있다.The extension lines of the
이 경우, 상기 둘 이상의 연장 라인의 배치는 롤러 부재(200)에 의해 이송되는 증착 대상물이 이동되는 이동 경로를 방해하지 않는 배치 관계를 갖고 설치되는 것임은 충분히 이해할 수 있다.In this case, it can be fully understood that the arrangement of the two or more extension lines is provided with an arrangement relationship that does not interfere with the movement path through which the deposition object conveyed by the
본 발명에서, 초기 공정 진행 전의 제1 롤러 부재와 제3 롤러 부재 간은 증착 대상물의 연결이 존재하지 않는다. 후술하겠지만, 증착 대상물은 제2 구획 챔버(120) 측에 설치되는 스테이션(800) 중 입력부 스테이션(810)의 인-포트(in-port)(811)를 통해 가이드 트레인(700)에 의하여 퍼지 가스가 제공되는 제2 구획 챔버(120)로 투입되고, 이어서 안내 레일을 따라 제1 구획 챔버(110)로 이동하게 된다.In the present invention, there is no connection of the deposition object between the first roller member and the third roller member before the initial process. As will be described later, the deposition object is purged by the
상기 가이드 트레인(700)은 와이어(710)를 통해 증착 대상물의 전단과 연결되어 공정 경로에 따라 배치된 안내 레일을 이동하면서 증착 대상물의 이동을 견인한다.The
상기 노선 변경 장치(800)는 1주기의 공정이 끝나는 안내 레일 끝 부분, 다시 말해서 제2 구획 챔버 측에 설치된다. 구체적으로, 1주기 공정이 끝나는 안내 레일에는 1주기의 공정을 완료시키도록 안내하는 하나 이상의 공정 완료 레일(810)과, 다음 주기의 공정에 이어지도록 공정 경로 상의 안내 레일에 연속해서 연결되는 연속 공정 레일(820)을 포함하며, 상기 공정 완료 레일(810)과 연속 공정 레일(820)의 분기점에 상기 노선 변경 장치(800)가 설치된다.The
상기 노선 변경 장치(800)는 공정 완료 레일(810)과 연속 공정 레일(820)의 분기점의 안내 레일에 설치되어 가이드 트레인(700)의 이동 노선을 변경하는 노선 변경 부재(미도시); 및 상기 노선 변경 부재를 조작하는 조작 수단을 포함한다.The
상기 공정 제어 장치는 1 주기의 공정 완료 시점에 구비되는 노선 변경 장치(800)를 통하여 공정 사이클(주기)을 제어한다. 다시 말해서, 상기 공정 제어 장치는 원하는 사이클 공정을 위해 노선 변경 장치(800)를 다음의 공정으로의 진행을 위해 조작 수단을 전기적 또는 기구적(또는 자동이나 수동)으로 제어하여 연속 공정 레일(820)로 고정시키고, 마지막 사이클의 노선 변경 장치는 가이드 트레인(700)을 공정 완료 레일(810)로 이동시키기 위하여 조작 수단을 제어한다. 이러한 시스템을 통하여 n주기 단위의 사이클 컨트롤이 가능하다.The process control device controls a process cycle (cycle) through the
다음으로, 도 6 내지 도 9를 참조하여 증착 대상물의 구획 챔버로의 투입과 밖으로의 유도를 위한 스테이션과 노선 변경 장치의 배치 관계를 설명한다. 도 6은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 증착 대상물이 투입되고 밖으로 유도되는 스테이션과 노선 변경 장치의 배치 관계의 일 예를 개략적으로 도시한 구성도이고, 도 7은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 증착 대상물이 구획 챔버들로 투입되는 입력부 스테이션과 증착 대상물의 초기 투입 과정을 설명하기 위한 설명도이며, 도 8은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 증착 대상물이 구획 챔버로부터 밖으로 유도되는 출력부 스테이션을 개략적으로 설명하기 위한 설명도이다. 도 9는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 증착 대상물이 투입되고 밖으로 유도되는 스테이션과 노선 변경 장치의 배치 관계의 다른 예를 개략적으로 도시한 구성도이다.Next, with reference to FIGS. 6-9, the arrangement | positioning relationship of the station and the route changing apparatus for injecting into and out of a deposition chamber of a vapor deposition object is demonstrated. FIG. 6 is a configuration diagram schematically showing an example of a layout relationship between a station and a route changing apparatus in which a deposition target is introduced and guided out in a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention, and FIG. In the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention, an input unit station and a deposition target are introduced into the partition chambers. An explanatory diagram for schematically illustrating an output station in which the deposition object is guided out of the compartment chamber in the equipment. FIG. 9 is a configuration diagram schematically illustrating another example of an arrangement relationship between a station to which a deposition target is introduced and guided out of a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention and a route change device.
도 6 내지 도 8에 도시한 바와 같이, 스테이션(900)은 공정 시작 전 퍼지 가스가 공급되는 구획 챔버, 즉 제2 구획 챔버(120) 측으로 증착 대상물을 투입하기 위한 인-포트(in-port)(911)를 갖는 투입부 스테이션(910)과 소정 공정(사이클)이 완료된 증착 대상물이 제2 구획 챔버(120)로부터 밖으로 유도되어 나오기 위한 아웃포트(out-port)(921)를 갖는 출력부 스테이션(920)을 포함한다.6 to 8, the
도면에서, 스테이션(900)을 구성하는 투입부 스테이션(910)과 출력부 스테이션(920)이 분할되어 구성되는 것으로 도시되고 있지만, 하나의 스테이션으로 이루어질 수 있으며, 그 위치도 상하 반대로 이루어질 수 있다.In the figure, although the
상기 투입부 스테이션(910)의 인-포트(911)는 단일의 포트로 구성되어 제2 구획 챔버(120) 측과 연통되고, 증착 대상물과 연결된 가이드 트레인(700)은 이 투입부 스테이션(910)의 인-포트(911)를 통해 이동되어 안내 레일을 따라 도 7에 도시한 바와 같이 제1 구획 챔버(110)로 이동하게 된다.The in-
상기 출력부 스테이션(920)의 아웃-포트(921)는 도 6에 도시한 바와 같이 n개의 아웃-포트로 구성되며, 그 n개의 아웃-포트 전방에는 n개의 아웃-포트의 개수에 대응하여 각각 도 5에 나타낸 바와 같은 노선 변경 장치(800)가 구비된다. 그리고 n개의 아웃-포트는 노선 변경 장치(800)의 공정 완료 레일(810)과 연속된다.The out-
여기에서, 아웃-포트가 n개 만큼 존재하는 것은 공정 사이클 회수(제어수)와 관련된 것으로, 예를 들면 공정제어 장치에 의해 2회의 공정 사이클 수로 결정되면 후술하는 노선 변경 장치(800)는 이에 대응하여 노선을 결정하는데, 즉 1번째 노선 변경 장치(800)는 다음 주기공정으로 안내하는 모드(즉, 연속 공정 레일(820)로의 변경 모드), 2번째의 노선 변경 장치(800)는 2번째의 아웃-포트(821)로 안내하는 모드(즉, 2번째의 공정 완료 레일(810)로의 변경 모드)에 있게 된다.Here, the existence of n out-ports is related to the number of process cycles (control number). For example, when the number of process cycles is determined by the process control device as two process cycles, the
도 9의 출력부 스테이션(920)은 도 7의 복수의 아웃-포트를 갖는 스테이션(920)과 달리 단일 아웃-포트(921)를 갖는 스테이션을 도시한 것으로, 이는 미리 결정된 사이클 공정수에 따라 이의 사이클에 맞는 마지막 공정에 아웃-포트를 위치시킨 획일 사이클 공정수에 대한 전용 출력부 스테이션이다.The
다음으로, 상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비의 동작에 대해서 도 10 내지 도 14를 더 참조하여 설명한다.Next, the operation of the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention configured as described above will be described with reference to FIGS. 10 to 14.
도 10은 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에서 가이드 트레인에 의해 증착 대상물이 공정 경로의 안내 레일을 따라 안내되는 동작을 설명하기 위한 설명도이다. 도 11 및 도 12는 본 발명에 따른 롤투롤 방식에서의 사이클 공정도를 도시한 도면이고, 도 13 및 도 14는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 설비에서 공정가스가 롤러 부재 측으로 공급되는 형태를 설명하기 위한 개념도이다.10 is an explanatory diagram for explaining an operation in which a deposition target is guided along a guide rail of a process path by a guide train in the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention. 11 and 12 are views illustrating a cycle process diagram in a roll-to-roll method according to the present invention, Figures 13 and 14 is a process gas is supplied to the roller member side in the roll-to-roll atomic layer deposition equipment according to the present invention It is a conceptual diagram for explaining the form.
먼저, 도 7에 나타낸 바와 같이 입력부 스테이션(910)의 인-포트(911)를 통하여 가이드 트레인(700)에 의해 견인되는 증착 대상물(연성 기판)이 제2 구획 챔버(120)로 들어가고, 이어서 그 제2 구획 챔버(120)에서 안내 레일을 따라 가이드 트레인에 의해 견인되어 제1 구획 챔버(110)로 이동한다.First, as shown in FIG. 7, the deposition object (flexible substrate) to be pulled by the
그런 다음, 증착 대상물은 가이드 트레인(700)에 의해 견인되면서 진공 챔버의 안내 레일을 따라 이동되고, 이때 진공 챔버(100)에는 공정가스 제공유닛(400)에서 주입되는 공정가스들이 각각 각각의 개별 공급 라인(510, 520, 530)을 통해 진공 챔버(100)의 해당 구획 챔버들(110, 120, 130)로 연속적으로 공급된다.Then, the deposition target is moved along the guide rail of the vacuum chamber while being pulled by the
이와 같이 각각의 공정가스가 각 구획 챔버들(110, 120, 130)에 공급되는 상태에서, 공정 경로 상의 안내 레일을 따라 이동하는 가이드 트레인(700)에 의해 증착 대상물(예를 들면, 연성 기판)은 각 구획 챔버(110, 120, 130)를 통과하게 된다.As described above, in the state in which each process gas is supplied to each of the
상기 증착 대상물이 이동하는 동안 각 구획 챔버(110, 120, 130)로 공급되는 공정가스들에 의해 증착 대상물은 해당 구획 챔버(110, 120, 130)를 통과하면서 증착 대상물에는 순차적인 화학반응(Pulse/Purge/Pulse/Purge)에 의해 박막이 성장되게 된다.While the deposition object is being moved, the deposition object is passed through the
본 발명에서 각 공정의 공정 시간은 해당 영역을 지나는 경로의 지름(공정 경로의 지름)을 조절함으로써 실제 연속적인 공정 시 해당 영역의 공정 시간을 컨트롤 할 수 있다. 도 12는 하나의 포지션(position)(1주기)에 따른 단일 공정 경로를 도시한 도면이다.In the present invention, the process time of each process may control the process time of the corresponding region during the actual continuous process by adjusting the diameter of the path passing through the region (the diameter of the process route). 12 shows a single process path according to one position (one cycle).
특히, 본 발명은 증착 대상물을 견인하는 가이드 트레인(700)에 의해 실제 공정 경로를 이동하여 연속적인 공정이 진행되도록 하며, 또한 공정 제어 장치를 통해 결정된 공정 주기는 안내 레일 상에 위치된 노선 변경 장치(800), 다시 말해서 한 주기의 공정이 끝나는 시점의 안내 레일 상에 위치된 노선 변경 장치(800)에 의해 다음 공정으로의 진행(도 5에서 next) 또는 공정 완료(도 5에서 end)를 결정함으로써 유동적인 사이클 공정이 가능하게 된다.In particular, the present invention allows the continuous process to proceed by moving the actual process path by the
예를 들면, 1주기 공정으로 명령되었다면, 제2 구획 챔버(120)에서 1사이클을 마치는 안내 레일 상의 노선 변경 장치(800)는 가이드 트레인(700)을 공정 완료 레일(810)로 유도하고, 이 공정 완료 레일(810)에 연속하게 구성된 아웃-포트(921)를 통해 출력부 스테이션(920)으로 유도된다.For example, if ordered in a one cycle process, the
한편, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 롤러 부재(200)는 외연에 히터(210)를 구비하고 있어 증착 대상물의 이동과 증착 대상물의 온도 제어의 두 가지 기능을 수행한다.On the other hand, as shown in Figure 2 and 3, the
다시 말해서, 상기 롤러 부재(200)는 증착 대상물을 이동시키는 역할뿐만 아니라 그 롤러 부재(200)에 히터(210)가 일체로 형성되어 증착 대상물의 가스의 반응을 촉진시키기 위한 온도제어 기능을 함께 수행할 수 있다. 상기 롤러 부재(200)의 외연에 위치한 히터(210)는 롤러 부재(200)에 의해 이동되는 증착 대상물의 온도를 제어하여 반응을 촉진시킨다.In other words, the
또한, 본 발명에 있어서, 상기 개별 공급 라인(510, 520, 530)은 롤러 부재(200)에 평행하게 위치되는 연장 라인을 구비하며, 그에 형성된 가스 배출구를 통해 각 구획 챔버 내부에서 롤러 부재(200) 측으로 공정 가스를 제공함으로써 균일한 두께의 박막의 성장을 가능하게 한다.In addition, in the present invention, the individual supply lines (510, 520, 530) has an extension line located in parallel to the
기존의 원자층 증착 장비의 가스 주입 장치는 반응이 일어나는 영역에 가스 주입구를 위치시킴으로써 챔버 내부의 영역에 따라 가스의 양의 차이가 발생함으로써 실제 연성기판의 균일한 두께의 박막성장의 한계가 존재한다. 본 발명은 이러한 기존의 롤투롤 원자층 증착 장비의 단점을 극복한 것으로서, 각 구획 챔버(110, 120, 130) 공간 전체 영역에서 연장 라인의 가스 배출구를 통하여 구획 챔버 내부로 가스를 주입하게 된다. 이에 따라 연장 라인의 가스 배출구는 증착 대상물의 이동 경로와 간섭되는 위치에 존재하여 가스의 손실을 최소한으로 억제한다.In the gas injection device of the conventional atomic layer deposition equipment, the gas injection hole is located in the reaction zone, so that a difference in the amount of gas is generated according to the area inside the chamber, thereby limiting the thin film growth of the uniform thickness of the actual flexible substrate. . The present invention overcomes the disadvantages of the conventional roll-to-roll atomic layer deposition equipment, and injects gas into the compartment chamber through the gas outlet of the extension line in the entire area of each
다시 말해서, 개별 공급 라인(510, 520, 530)의 연장 라인의 가스 배출구는 증착 대상물이 이동하는 경로 상과 간섭이 가능한 위치에 존재하게 된다. 이로 인하여 증착 대상물에 직접적으로 가스를 제공함으로써 손실되는 가스의 양의 최소화하게 된다. 상기 연장 라인이 분지되어 롤러 부재(200)의 주위에 다수 형성되는 경우, 도 14와 같이 롤러 부재(200)에 대하여 360도 전면에 가스를 제공함으로써 이동되는 증착 대상물에 보다 동일한 두께의 박막을 성장 가능하도록 한다.In other words, the gas outlets of the extension lines of the
도면에 도시한 실시 예에서는 한 주기의 공정이 3개의 구획 챔버에서 진행되는 것을 도시하고 있는 것으로, 이 3개의 구획 챔버는 제1 구획 챔버(제1 펄스 챔버)(110), 제2 구획 챔버(퍼지 챔버), 제3 구획 챔버(제2 펄스 챔버)로 구성되는 예를 도시하고 있다. 각각의 구획 챔버에서는 독립적으로 가스와 증착 대상물의 반응이 일어난다.In the exemplary embodiment shown in the drawing, a cycle of a process is performed in three compartment chambers, and the three compartment chambers include a first compartment chamber (first pulse chamber) 110 and a second compartment chamber ( The example comprised by the purge chamber and the 3rd compartment chamber (2nd pulse chamber) is shown. In each compartment chamber, the reaction of the gas and the deposition object takes place independently.
초기 제1 소스 가스가 주입되는 펄스 공정은 제1 구획 챔버(110)에서 진행된다. 제1 구획 챔버(110)에 제1 소스 가스가 주입되면 제1 구획 챔버(110) 내에서 이동되는 증착 대상물(예를 들면, 연성 기판)은 이동 중에 제1 소스 가스와 반응을 일으키게 된다.The pulse process in which the initial first source gas is injected is performed in the
이후 제2 구획 챔버(120)로 이동되는 증착 대상물은 제2 챔버(120) 내에서 미반응 가스(퍼지 가스) 및 반응부가물 등을 제거하는 공정을 거친 후 제3 구획 챔버(130)로 이동하여 제2 소스 가스와 반응을 하게 된다. 제3 구획 챔버(130)에서 제2 소스 가스와 반응 후 다시 제2 구획 챔버(120)로 이동하여 잔류 가스등을 제거하는 공정을 거치게 되는데, 이렇게 4 단계의 연속적인 공정을 진행함으로써 증착 대상물 위에 박막이 형성되며, 이러한 4단계의 공정을 1주기(cycle)라고 한다.Then, the deposition object moved to the
본 발명에서, 이러한 1주기의 반복 공정은 노선 변경 장치(800)를 통하여 유동적으로 컨트롤 될 수 있다. 다시 말해서, 각 사이클의 공정 끝 단에서(2번째 퍼지 공정 후) 노선 변경 장치(800)를 통해 n단위의 사이클 공정이 가능하다. 유동적인 사이클 공정으로 인해 다양한 두께의 박막의 성장과 다양한 종류의 소스가스들을 사용함으로써 더욱 범용적인 원자층 증착의 박막의 성장이 가능하다.In the present invention, this one cycle repetition process can be fluidly controlled through the
이하에서는 본 발명에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 통한 Al2O3 박막 성장 과정에 대한 실시 예를 도 15를 참조하여 설명한다. 도 15는 원자층 박막 성장 공정도를 도시한 것으로, (a)는 기존 방식의 원자층 박막 성장 공정도이고, (b)는 본 발명에 따른 원자층 박막 성장 공정도이다.Hereinafter, an embodiment of the Al 2 O 3 thin film growth process through the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention will be described with reference to FIG. 15. 15 shows an atomic layer thin film growth process chart, (a) is a conventional atomic layer thin film growth process chart, (b) is an atomic layer thin film growth process chart according to the present invention.
도 15의 (a)는 기존의 원자층 증착 장비를 통한 Al2O3 박막의 성장 단계를 나타낸 도식도이다. 기존의 원자층 증착 장비를 통한 Al2O3성장은 시간의 따라 각각의 공정에 필요한 공정 가스가 순차적으로 주입되어 공정이 진행되는 성장 방식이다.Figure 15 (a) is a schematic diagram showing the growth step of the Al 2 O 3 thin film through a conventional atomic layer deposition equipment. Al 2 O 3 growth through the conventional atomic layer deposition equipment is a growth method in which the process gas required for each process is sequentially injected over time.
반면에, 도 15의 (b)는 본 발명에 따른 롤투롤 원자층 증착 장비를 통한 Al2O3의 성장 공정도를 나타낸 그림이다.On the other hand, Figure 15 (b) is a diagram showing the growth process of Al 2 O 3 through the roll-to-roll atomic layer deposition equipment according to the present invention.
기존의 일반적인 원자층 증착 장비와의 가장 큰 차이점은 시간의 따라 공정 가스가 주입되는 것이 아니라 각각의 구획 챔버가 독립적으로 분리되어 각 구획 챔버의 공정 가스는 연속적으로 주입되게 된다.The biggest difference from the existing general atomic layer deposition equipment is that the process gas is not injected over time, but each compartment chamber is separated independently, and the process gas of each compartment chamber is continuously injected.
초기 풀림 롤러 부재에 연결되어 있는 가이드 트레인(700)에 의해 증착 대상물(연성 기판)은 제1 구획 챔버(110) 영역(제1 소스가스 영역)으로 이동하게 된다. 제1 소스가스 영역으로 이동되는 증착 대상물 제1 소스가스의 영역의 안내 레일을 따라 이동되는 과정에서 제1 소스가스원(410)으로부터 공급되는 TMA(Trimethylaluminum)에 의해 표면 반응을 유도하게 된다.The deposition target (flexible substrate) is moved to the
상기 제1 구획 챔버(110) 영역에서 이동을 마친 증착 대상물은 가이드 트레인(700)에 의해 그 다음의 제2 구획 챔버(120) 영역(퍼지 영역)으로 이동되는데, 퍼지 영역으로 이동된 증착 대상물은 미반응 소스, 반응 부가물 등을 퍼지 공정 단계에서 제거한다.The deposition object that has moved in the
공정 경로 상의 안내 레일을 따라 이동하는 가이드 트레인(700)의 의해 이동되는 증착 대상물은 퍼지 공정 과정을 지난 후, 제3 구획 챔버(130) 영역(제2 소스가스 영역)으로 이동되게 된다. 제2 소스 가스 영역의 단계에서는 반응물(H2O & O3)를 공급하여 표면에 흡착되어 있는 AlCh3, 또는 AlCH2 의 표면 그룹과 반응시킨 다음, 다시 그 다음의 퍼지 영역으로 안내하여 미반응한 반응물과 반응 부가물을 제거함으로써 1주기의 Al2O3 박막을 성장시킨다.The deposition object moved by the
여기에서, 상기 퍼지 공정의 영역의 공정 진행 후(즉, 1주기의 공정이 완료되는 시점) 끝단에 위치한 노선 변경 장치(800)에 의해 Al2O3의 사이클의 주기가 결정된다. 이러한 사이클 주기의 컨트롤에 따라서 실제 증착 대상물 위에 성장되는 Al2O3의 유전 박막의 두께를 컨트롤 할 수 있다.Here, the cycle of the Al 2 O 3 cycle is determined by the
아래에서는 Al2O3 박막의 성장에 있어서 1주기 공정의 실시 예와 2주기 공정의 실시 예에 대하여 설명한다.An example of one cycle and two cycles of growth of an Al 2 O 3 thin film will be described below.
실시 예 1: 1주기 공정Example 1: 1 cycle process
본 발명의 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 통한 1주기의 Al2O3의 공정을 진행한다. 실제 공정의 진행 전 1주기 공정을 위한 노선 변경 장치를 설정한다. 즉, 1주기의 Al2O3의 공정이 진행되기 때문에 실제 1주기의 공정만 실행하도록 노선 변경 장치를 조작하는데, 1주기의 노선 변경장치는 공정 완료 후 증착 대상물이 완료 레일(810)로 나올 수 있도록 노선을 설정해준다.The process of Al 2 O 3 in one cycle through the roll-to-roll atomic layer deposition equipment of the present invention. Set the route change device for 1 cycle process before the actual process. That is, since the process of Al 2 O 3 of one cycle proceeds, the route change device is operated to execute only one cycle of the actual cycle. In one cycle of the route change device, after the process is completed, the deposition object comes out to the completed
그리고 박막이 성장되는 증착 대상물 위에 Al2O3의 박막이 성장될 수 있도록 제1 구획 챔버(110)에는 Al의 전구체인 TMA가 지속적으로 주입되고, 제2 구획 챔버(120)에서는 퍼지 공정을 위한 비활성가스가, 그리고 마지막으로 제3 구획 챔버(130)에는 반응 가스로서 H2O 혹은 O3의 물질이 주입되도록 설정을 한다.In addition, TMA, which is a precursor of Al, is continuously injected into the
실제 공정 진행 시 초기 가이드 트레인(700)에 의해 유도되는 증착 대상물(연성 기판)은 가이드 트레인의 안내 레일을 따라 제1 구획 챔버(110)의 안내 레일의 공정 경로로 유도되게 된다. 증착 대상물이 제1 구획 챔버(110) 내를 이동하는 동안 제1 구획 챔버(110) 내부에 유입되는 TMA가 증착 대상물 위에 반응되게 된다.The deposition object (flexible substrate) guided by the
TMA 공정이 완료된 후 증착 대상물은 가이드 트레인(700)에 의해 제2 구획 챔버(120)로 이동되어 퍼지 공정이 진행된다. 이때 퍼지 공정의 의해 증착 대상물 위에 있는 미반응 가스나 반응 부산물 등은 제거되게 된다.After the TMA process is completed, the deposition object is moved to the
퍼지 공정이 진행된 다음, 제3 구획 챔버(130)에서 반응(reactant) 공정이 진행된다. 이 공정 역시 앞의 공정과 같이 가이드 트레인(700)에 의해 증착 대상물이 유도되어 공정이 진행되게 된다.After the purge process is performed, a reacting process is performed in the
증착 대상물이 제3 구획 챔버(130)를 이동하는 동안 증착 대상물의 Al원자와 제3 구획 챔버(130)의 O 원자가 결합하여 Al2O3의 알루미늄옥사이드 박막이 형성되게 된다. 반응(reactant) 공정이 완료된 후 앞의 공정과 마찬가지로 퍼지(제2 구획 챔버(120)) 공정을 통하여 잔류 가스등을 제거하게 된다. 퍼지 공정을 통하여 잔류 가스 등이 제거된 증착 대상물은 가이드 트레인(700)의 의해 분기점으로 이동되게 된다. 이때 분기점의 노선 변경 장치(800)에 의해 가이드 트레인의 이동 경로가 결정되는데, 공정이 진행되기 전 1주기의 공정만이 진행되도록 설정을 하였기 때문에 1주기 공정이 끝난 뒤 가이드 트레인(700)은 완료 레일(810)로 유도되어 증착 대상물 또한 가이드 트레인(700)에 의해 이동되어 1주기의 공정을 완료한다.While the deposition object moves through the
이러한 공정 과정을 통하여 증착 대상물 위에는 1주기 공정만큼의 Al2O3 박막을 얻을 수 있다.Through this process, the Al 2 O 3 thin film as much as one cycle may be obtained on the deposition target.
실시 예 2: 2주기 공정Example 2: Two Cycle Process
실제 공정의 진행 전 노선 변경 장치를 2주기 공정을 실행하도록 설정한다. 2주기의 Al2O3의 공정이 진행되기 때문에 실제 1주기의 노선 변경 장치와 2주기의 노선 변경 장치를 각각 설정해주어야 한다. 1주기의 노선 변경 장치는 2주기의 공정을 진행시키기 위하여 가이드 트레인(700)이 연속 공정 레일(820)로 유도되어 제1 구획 챔버(110)로 이동될 수 있도록 설정하고, 2주기의 노선 변경 장치는 공정 완료 후 증착 대상물이 완료 레일(810)로 나올 수 있도록 노선을 설정해준다.The route change device is set to execute a two-cycle process before the actual process. Since two cycles of Al 2 O 3 are in progress, one cycle change device and one cycle change device must be set. The cycle change device of one cycle is set so that the
상기한 상태에서, 박막이 성장되는 증착 대상물 위에 Al2O3의 박막이 성장될 수 있도록 제1 구획 챔버(110)에는 Al의 전구체인 TMA가 지속적으로 주입되고, 제2 구획 챔버(120)에서는 퍼지 공정을 위한 비활성가스가, 그리고 마지막으로 제3 구획 챔버(130)에는 반응 가스(reactant gas)로서 H2O 혹은 O3의 물질이 주입되도록 설정한다.In the above state, the TMA, which is a precursor of Al, is continuously injected into the
실제 공정 진행 시 초기 가이드 트레인(700)에 의해 유도되는 증착 대상물은 공정 경로 상의 안내 레일을 따라 제1 구획 챔버(110)의 안내 레일의 공정 경로로 유도된다.The deposition object guided by the
초기 1주기의 공정 시 증착 대상물이 제1 구획 챔버(110)를 이동하는 동안 제1 구획 챔버(110) 내부에 유입되는 TMA가 증착 대상물 위에 반응된다.During the initial one-cycle process, the TMA flowing into the
TMA 공정이 완료된 후 증착 대상물은 가이드 트레인(700)에 의해 공정 경로 상의 안내 레일을 따라 제2 구획 챔버(120)로 이동되어 퍼지 공정이 진행되게 된다. 이때 퍼지 공정에 의해 증착 대상물 위에 있는 미반응 가스나 반응 부산물 등은 제거되게 된다.After the TMA process is completed, the deposition object is moved to the
퍼지 공정이 진행된 다음으로 제3 구획 챔버(130)에서 반응 공정이 진행되게 된다. 이 공정 역시 앞의 공정과 같이 가이드 트레인(700)에 의해 증착 대상물이 유도되어 공정이 진행되게 된다. 증착 대상물이 제3 구획 챔버(130)를 이동하는 동안 증착 대상물의 Al원자와 제3 구획 챔버(130)의 O 원자가 결합하여 Al2O3의 알루미늄옥사이드 박막이 형성되게 된다. 반응 공정이 완료된 후 앞의 공정과 마찬가지로 퍼지 공정(제2 구획 챔버)을 통하여 잔류 가스등을 제거하게 된다.After the purge process is performed, the reaction process is performed in the
퍼지 공정을 통하여 잔류 가스등이 제거된 증착 대상물은 가이드 트레인(700)에 의해 분기점으로 이동되게 된다. 분기점으로 이동된 가이드 트레인(700)은 노선 변경 장치(800)의 제어의 의해 이동 경로가 결정되는데, 공정이 진행되기 전 2주기의 공정이 진행되도록 설정하였기 때문에 1주기 공정이 끝난 뒤의 노선 변경 장치는 가이드 트레인(700)이 2주기의 공정으로 유도되도록 설정되어 있다.The deposition object from which residual gas is removed through the purge process is moved to the branch point by the
따라서 가이드 트레인(700)은 연속 공정 레일(820)로 유도되어 다시 TMA의 공정이 진행되는 제1 구획 챔버(110)로 이동된다. 2주기의 공정 단계 역시 1주기의 공정 단계와 동일한 단계로 공정이 진행되는데, 다만 2주기의 마지막 퍼지 공정 완료 후 2주기의 노선 변경 장치는 가이드 트레인(700)이 분기점에서 완료 레일(810)로 유도되도록 설정되어 있다.Therefore, the
따라서, 가이드 트레인(700)이 완료 레일(810)로 이동되면 증착 대상물 또한 가이드 트레인(700)에 의해 이동되어 2주기의 공정을 완료한다.Therefore, when the
이러한 공정 과정을 통하여 연성 기판 위에는 2주기 공정만큼의 Al2O3 박막을 얻을 수 있다.Through this process, Al 2 O 3 thin films of about 2 cycles can be obtained on the flexible substrate.
상기한 바와 같이 본 발명에 따른 롤루톨 방식의 원자층 증착 장비는 기존의 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비에 비하여 장비 구성을 매우 단순화할 수 있고, 롤러 부재에 의해 이동되는 증착 대상물의 전체적인 면에 대하여 공정가스를 제공할 수 있어 매우 높은 효율의 박막 두께의 균일성을 달성할 수 있다.As described above, the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention can greatly simplify the configuration of the equipment as compared to the conventional roll-to-roll atomic layer deposition apparatus, and is applied to the entire surface of the deposition object moved by the roller member. It is possible to provide a process gas for the uniformity of the thin film thickness of very high efficiency.
또한, 본 발명은 각 공정가스들이 연속적인 주입되는 각 구획 챔버를 이동하는 과정에서 연속적으로 박막을 성장시킬 수 있어 생산성을 매우 향상시킬 수 있다.In addition, the present invention can grow the thin film continuously in the process of moving each compartment chamber in which each of the process gases are continuously injected can greatly improve the productivity.
또한, 본 발명은 공정의 사이클 컨트롤을 가능하게 하여 유동적인 사이클 공정을 달성할 수 있는 효과를 제공한다.The present invention also provides the effect of enabling cycle control of the process to achieve a fluid cycle process.
본 명세서에서 설명되는 실시 예와 첨부된 도면은 본 발명에 포함되는 기술적 사상의 일부를 예시적으로 설명하는 것에 불과하다. 따라서, 본 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이므로, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아님은 자명하다. 본 발명의 명세서 및 도면에 포함된 기술적 사상의 범위 내에서 당업자가 용이하게 유추할 수 있는 변형 예와 구체적인 실시 예는 모두 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.The embodiments and the accompanying drawings described in the present specification are merely illustrative of some of the technical ideas included in the present invention. Accordingly, the embodiments disclosed herein are for the purpose of describing rather than limiting the technical spirit of the present invention, and it is apparent that the scope of the technical idea of the present invention is not limited by these embodiments. It will be understood by those of ordinary skill in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.
100: 진공 챔버
110, 120, 130: 구획 챔버
200: 롤러 부재
210: 히터
400: 공정가스 제공유닛
410: 제1 소스가스원
420: 퍼지 가스원
430: 제2 소스가스원
510, 520, 530: 개별 공급 라인
600: 진공/배기 유닛
700: 가이드 트레인
800: 노선 변경 장치
810: 완료 레일
820: 연속 공정 레일100: Vacuum chamber
110, 120, 130: compartment chamber
200: roller member
210: heater
400: process gas providing unit
410: first source gas source
420: purge gas source
430: second source gas source
510, 520, 530: individual supply lines
600: vacuum / exhaust unit
700: guide train
800: route change device
810: finished rail
820: continuous process rail
Claims (11)
상기 진공 챔버 내부를 복수의 병렬의 구획 챔버로 구획하는 구획 수단;
상기 진공 챔버의 각 구획 챔버 내에 각각 회전가능하게 설치되는 복수의 롤러 부재;
상기 진공 챔버에 필요한 공정 온도를 제공하기 위한 히터 유닛;
상기 진공 챔버에 박막 증착을 위한 공정가스를 제공하기 위한 공정가스 제공유닛;
상기 공정가스 제공유닛으로부터 제공되는 공정가스를 각각의 구획 챔버로 공급하기 위한 개별 공급 라인;
상기 진공 챔버 내부를 진공화시키며, 공정가스를 배기시키기 위한 진공/배기 유닛;
상기 구획 챔버 내에서 증착 공정 경로를 따라 설치되는 안내 레일;
상기 안내 레일을 따라 증착 대상물을 이동시키기 위한 가이드 트레인(guide train);
상기 가이드 트레인을 이동시키는 이동 수단;
공정 가스 중 퍼지 가스가 투입되는 상기 구획 챔버의 안내 레일 상에 설치되어 해당 주기 공정을 완료시키거나 다음 주기의 공정으로 가이드 트레인을 안내하기 위한 노선 변경 장치;
상기 노선 변경 장치를 제어하는 공정 제어장치; 및
공정 시작 시 상기 가이드 트레인이 구획 챔버 측으로 투입되거나 공정 완료 시 외부로 취출되는 스테이션을 포함하고,
상기 구획 수단은 이웃하는 구획 챔버 간에 증착 대상물을 안내하는 안내구와 상기 안내구를 기밀하게 유지시키는 기밀 부재를 포함하고,
상기 스테이션은 공정 시작 전 퍼지 가스가 공급되는 구획 챔버 측으로 증착 대상물이 상기 가이드 트레인에 의해 견인되어 투입되기 위한 인-포트(in-port)를 갖는 투입부 스테이션; 소정 주기의 공정이 완료된 증착 대상물이 상기 가이드 트레인에 의해 견인되어 퍼지 가스가 공급되는 구획 챔버로부터 밖으로 유도되어 나오기 위한 하나 이상의 아웃포트(out-port)를 갖는 출력부 스테이션을 포함하는 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비.
A vacuum chamber;
Partition means for partitioning the interior of the vacuum chamber into a plurality of parallel partition chambers;
A plurality of roller members rotatably installed in respective compartment chambers of the vacuum chamber;
A heater unit for providing a process temperature required for the vacuum chamber;
A process gas providing unit for providing a process gas for thin film deposition to the vacuum chamber;
A separate supply line for supplying a process gas provided from said process gas providing unit to each compartment chamber;
A vacuum / exhaust unit for evacuating the inside of the vacuum chamber and exhausting the process gas;
A guide rail installed along the deposition process path in the compartment chamber;
A guide train for moving a deposition object along the guide rail;
Moving means for moving said guide train;
A route change device installed on the guide rail of the compartment chamber into which the purge gas of the process gas is introduced to complete the cycle process or to guide the guide train to the next cycle process;
A process control device for controlling the route change device; And
At the start of the process the guide train comprises a station which is introduced into the compartment chamber or taken out when the process is completed,
The partition means includes a guide for guiding a deposition object between neighboring compartment chambers and an airtight member for keeping the guide airtight,
The station includes an inlet station having an in-port for depositing the object to be drawn by the guide train to the compartment chamber to which the purge gas is supplied before the start of the process; The roll-to-roll method includes an output station having one or more out-ports for which a predetermined period of time-processed deposition object is pulled by the guide train and guided out of a compartment chamber to which purge gas is supplied. Atomic layer deposition equipment.
상기 구획 수단은 상기 진공 챔버를 제1 구획 챔버, 제2 구획 챔버 및 제3 구획 챔버로 구획하고;
상기 공정가스 제공유닛은 제1 소스 가스원, 퍼지 가스원 및 제2 소스 가스원을 포함하며,
상기 개별 공급 라인은 상기 제1 소스가스원으로부터의 제1 소스 가스를 상기 제1 구획 챔버로 공급하는 공급 라인과, 상기 퍼지 가스원으로부터 퍼지 가스를 상기 제2 구획 챔버로 공급하는 공급 라인, 및 상기 제2 소스 가스원으로부터 제2 소스 가스를 제3 구획 챔버로 공급하는 공급 라인을 포함하는
롤투롤 방식의 원자층 증착 장비.
The method of claim 1,
The partition means partitions the vacuum chamber into a first compartment chamber, a second compartment chamber and a third compartment chamber;
The process gas providing unit includes a first source gas source, a purge gas source, and a second source gas source,
Wherein the individual supply line comprises a supply line for supplying a first source gas from the first source gas source to the first compartment chamber, a supply line for supplying purge gas from the purge gas source to the second compartment chamber, And a supply line for supplying the second source gas from the second source gas source to the third compartment chamber
Roll-to-roll type atomic layer deposition equipment.
상기 히터 유닛은 히터 및 상기 히터를 제어하는 히터 컨트롤러를 포함하며,
상기 롤러 부재와 일체로 형성되는
롤투롤 방식의 원자층 증착 장비.
The method of claim 1,
The heater unit includes a heater and a heater controller for controlling the heater,
Integrally formed with the roller member
Roll-to-roll type atomic layer deposition equipment.
상기 히터는 상기 롤러 부재의 외연에 형성되는 원통형 히터로 이루어지거나, 상기 롤러 부재의 외연에 일정 간격을 갖고 배치되는 복수의 환형 히터로 이루어지는
롤투롤 방식의 원자층 증착 장비.
The method of claim 3,
The heater is made of a cylindrical heater formed on the outer edge of the roller member, or made of a plurality of annular heater disposed at a predetermined interval on the outer edge of the roller member
Roll-to-roll type atomic layer deposition equipment.
상기 공급 라인은 상기 롤러 부재에 평행하게 진공 챔버 내로 연장하는 연장 라인을 더 포함하며, 상기 연장 라인에는 상기 롤러 부재 측으로 공정 가스를 배출하기 위한 복수의 가스 배출구가 형성되는
롤투롤 방식의 원자층 증착 장비.
3. The method of claim 2,
The supply line further includes an extension line extending into the vacuum chamber parallel to the roller member, wherein the extension line is formed with a plurality of gas outlets for discharging the process gas to the roller member side.
Roll-to-roll type atomic layer deposition equipment.
상기 공급 라인의 연장 라인은 상기 롤러 부재를 중심으로 그 롤러 부재의 둘레에 대칭되게 배치되는 둘 이상의 연장 라인으로 이루어지는
롤투롤 방식의 원자층 증착 장비.
6. The method of claim 5,
The extension line of the supply line consists of two or more extension lines which are arranged symmetrically around the roller member about the roller member.
Roll-to-roll type atomic layer deposition equipment.
상기 노선 변경 장치는
1주기의 공정을 완료시키도록 안내하는 공정 완료 레일;
다음 주기의 공정에 이어지도록 공정 경로 상의 안내 레일에 연속해서 연결되는 연속 공정 레일;
상기 공정 완료 레일과 연속 공정 레일의 분기점에 설치되어 상기 가이드 트레인의 이동 노선을 변경하는 노선 변경 부재; 및
상기 노선 변경 부재를 조작하는 조작 수단을 포함하는
롤투롤 방식의 원자층 증착 장비.
The method of claim 1,
The route change device
A process completion rail for guiding the completion of one cycle of the process;
A continuous process rail continuously connected to the guide rail on the process path to continue the next cycle of the process;
A route change member installed at a branch point of the process completed rail and the continuous process rail to change a movement route of the guide train; And
And operating means for operating the route changing member.
Roll-to-roll type atomic layer deposition equipment.
병렬로 복수 구획된 구획 챔버 내에서 롤러 부재를 통해 증착 대상물을 이송시키고;
상기 복수 구획된 구획 챔버 중 해당하는 구획 챔버 내에 각각 소스 가스와 퍼지 가스의 공정 가스를 개별적으로 연속 공급하여 증착 대상물이 이송되는 흐름 상에서 박막 증착이 순차적으로 연속하여 이루어지는 것을 포함하며,
상기 증착 대상물의 1주기 공정을 완료시키거나, 1주기 공정을 완료하는 시점에서 연속하여 다음 주기의 공정으로 진행하도록 안내하도록 선택하고,
상기 구획 챔버 내에서 증착 대상물이 이송되기 전에 퍼지 가스가 투입되는 구획 챔버로 투입시킨 다음, 소스 가스가 투입되는 구획 챔버로 이동시킨 후 상기 증착 대상물을 이송시키며, 소정 주기 공정이 완료된 시점에서 퍼지 가스가 투입되는 구획 챔버로부터 밖으로 유도하는 것을 포함하는 롤투롤 방식의 원자층 증착 방법.
In a roll-to-roll type atomic layer deposition method,
Transferring an object to be deposited through a roller member in a plurality of partitioned chambers partitioned in parallel;
Including the process gas of the source gas and the purge gas is continuously supplied to each of the partitioned partition chambers of the plurality of partition chambers separately, and the thin film deposition is sequentially performed in a flow in which the deposition object is transferred,
Selecting to complete the one cycle process of the deposition object or to proceed to the next cycle process continuously at the time of completing the one cycle process,
After the deposition object is transferred in the compartment chamber, the gas is introduced into a compartment chamber into which the purge gas is input, and then, the source gas is transferred to the compartment chamber, and then the deposition object is transferred. Roll-to-roll method atomic layer deposition method comprising guiding out from the compartment chamber is injected.
상기 각 구획 챔버 내에서 상기 롤러 부재에 평행하게 연장되는 연장 라인을 통해 증착 대상물에 대해 상기 공정 가스를 공급하는
롤투롤 방식의 원자층 증착 방법.
10. The method of claim 9,
Supplying the process gas to an object to be deposited through an extension line extending parallel to the roller member in each compartment chamber;
Roll-to-roll method atomic layer deposition method.
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