KR101887193B1 - A roll-to-roll type apparatus for depositing a atomic layer - Google Patents
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Abstract
본 발명은 하나의 챔버 내에 필름을 양 방향으로 이동시킬 수 있는 한 쌍의 롤러를 설치하고 필름을 일측으로 완전 이동시키면서 원자층 증착공정의 각 공정을 순차적으로 수행하여 장비의 구성을 간소화하고 클리닝 주기를 길게 하며, 생산성을 극대화할 수 있는 롤투롤 원자층 증착장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 롤투롤 원자층 증착장치는, 일측이 개방된 상태로 공정 공간을 형성하는 챔버 본체; 수평 이동 가능하게 설치되며, 상기 챔버 본체와 결합하여 개방된 면을 밀폐하여 공정 공간을 완성하는 챔버 플레이트; 상기 챔버 플레이트 양측에 이격되어 한 쌍으로 설치되며, 원자층 증착 공정이 진행될 필름이 권취되는 제1, 2 필름 권취롤러; 상기 챔버 플레이트에 설치되며, 상기 공정 공간으로 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스를 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스 순으로 공급하는 가스 공급부; 상기 챔버 본체 중 상기 챔버 플레이트의 맞은 편에 설치되며, 상기 가스 공급부에 의하여 공급되는 가스를 배출하는 배기부; 상기 챔버 플레이트의 외부에 설치되며, 상기 제1, 2 필름 권취 롤러를 제1 필름 권취롤러에서 제2 필름 권취 롤러 방향으로 또는 제2 필름 권취 롤러에서 제1 필름 권취 롤러 방향으로 이동시키도록 상기 제1, 2 필름 권취 롤러를 각각 회전시키는 롤러 회전부; 상기 제1 필름 권취 롤러에서 제2 필름 권취 롤러 방향 또는 반대 방향으로 상기 필름의 일측 말단이 이동을 시작하여 1차 이동이 완료될 때까지 상기 가스 공급부에서 소스 가스가 공급되고, 1차 이동과 반대 방향으로 필름이 2차 이동하는 동안 상기 공정 공간 내부에 과량의 퍼지 가스를 공급 및 배기를 통하여 1차 퍼징하고, 상기 필름이 1차 이동과 동일한 방향으로 이동을 시작하여 3차 이동이 완료될 때까지 반응 가스가 공급되고, 3차 이동과 반대 방향으로 필름이 4차 이동하는 동안 상기 공정 공간 내부에 과량의 퍼지 가스를 공급 및 배기를 통하여 2차 퍼징하도록 상기 가스 공급부, 배기부 및 제1, 2 필름 권취 롤러를 제어하는 제어부;를 포함한다. The present invention is characterized in that a pair of rollers capable of moving the film in both directions in one chamber is installed and each step of the atomic layer deposition process is sequentially performed while the film is completely moved to one side, The present invention relates to a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus, and more particularly, to a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus capable of maximizing productivity. A chamber plate installed horizontally movably and connected to the chamber body to seal the opened surface to complete a process space; A first and a second film winding rollers disposed on both sides of the chamber plate so as to be spaced apart from each other and on which a film to be subjected to the atomic layer deposition process is wound; A gas supply unit installed in the chamber plate for supplying a source gas, a purge gas, and a reactive gas into the process space in the order of a source gas, a purge gas, a reactive gas, and a purge gas; An exhaust unit installed at a side of the chamber plate opposite the chamber plate for exhausting gas supplied by the gas supply unit; A second film take-up roller which is provided outside the chamber plate and moves the first and second film take-up rollers in the direction from the first film take-up roller toward the second film take-up roller or from the second film take- A roller rotating section for rotating the first and second film winding rollers, respectively; The source gas is supplied from the gas supply unit until one end of the film starts to move in the direction opposite to the direction of the second film take-up roller in the first film take-up roller and the first movement is completed, The excess purge gas is first purged through the supply and exhaust of the purge gas into the process space while the film is moved in the second direction. When the film starts to move in the same direction as the first movement and the third movement is completed And a second purge gas is supplied and exhausted to the inside of the process space during the fourth movement of the film in the direction opposite to the third movement so that the gas supply unit, 2 film winding roller.
Description
본 발명은 롤투롤 원자층 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 하나의 챔버 내에 필름을 양 방향으로 이동시킬 수 있는 한 쌍의 롤러를 설치하고 필름을 일측으로 완전 이동시키면서 원자층 증착공정의 각 공정을 순차적으로 수행하여 장비의 구성을 간소화하고 클리닝 주기를 길게 하며, 생산성을 극대화할 수 있는 롤투롤 원자층 증착장치에 관한 것이다. The present invention relates to a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus, and more particularly, to a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus having a pair of rollers capable of moving a film in both directions in one chamber, The present invention relates to a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus capable of simplifying the structure of the apparatus, lengthening the cleaning cycle, and maximizing productivity.
다양한 박막 증착 기술 중에서 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)의 경우에는 기판 표면에서 전구체들의 화학적인 반응에 의해서 박막이 형성되므로, 넓은 기판에 뛰어난 두께 균일도를 가지는 나노 박막의 증착이 가능하다. 또한 원자층 증착은 복잡한 형상의 3차원 구조에서도 우수한 conformal한 박막의 증착이 가능하므로, 나노급 반도체 소자, 대면적 디스플레이 및 태양전지소자, 복잡한 구조의 나노급 광전자 소자 등의 제조에 필수적인 증착 기술로 주목받고 있다. In the case of atomic layer deposition (ALD), a thin film is formed by the chemical reaction of the precursors on the surface of the substrate, so that it is possible to deposit a nano thin film having excellent thickness uniformity on a wide substrate. In addition, atomic layer deposition can deposit a conformal thin film in a complex three-dimensional structure. Therefore, atomic layer deposition is an indispensable deposition technique for nano-scale semiconductor devices, large area displays and solar cell devices, and complex nano-scale optoelectronic devices. It is attracting attention.
그런데 이러한 원자층 증착은 우수한 단차 피복성과 고품질의 박막의 성장이 가능하다는 장점을 갖는 반면, 낮은 생산성이라는 한계를 가지고 있다. 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.However, such an atomic layer deposition has an advantage of being able to grow an excellent step coverage and a high quality thin film, but has a limit of low productivity. In order to overcome the limitations of low productivity of atomic layer deposition, many studies such as cyclic CVD, plasma enhanced ALD (PEALD), batch type ALD, and roll-to-roll ALD have been conducted 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 these many studies, roll to roll ALD is a method of growing a thin film by growing a thin film on a flexible substrate through a continuous process through stable movement of a deposition object (typically a flexible substrate, for example) moving from roll to roll Method.
일반적으로 ALD의 성장되는 박막의 두께는 공정이 진행되는 사이클(cycle)에 따라 두께가 결정된다. 사이클은 주기라는 뜻 그대로 ALD 공정이 주기적으로 반복되는 것을 일컫는 말이다. ALD는 주기적으로 소스/퍼지/반응/퍼지(source/purge/reactant/purge)의 4 공정이 주기적으로 반복되는 이러한 4공정을 1주기의 사이클이라고 한다. 이러한 사이클의 주기를 컨트롤하는 방법은 시간적인 측면과 공간적인 측면으로 나눠진다.In general, the thickness of the grown thin film of ALD is determined by the cycle in which the process proceeds. A cycle is a periodic repetition of the ALD process. ALD is a cycle of four cycles in which the four processes of source / purge / reactant / purge are periodically repeated periodically. The way to control 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 the pulse time and the purge time under the same spatial domain. Time-divisional 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, a space-divisional ALD system refers to a method of controlling the thickness of a thin film by controlling the cycle by dividing the space where the source, reaction, and purging processes occur. These space-divisional ALD systems are commonly used in roll-to-roll ALD systems. The reason for this is that there is some difficulty in controlling the cycle through temporal partitioning due to the nature of the roll-to-roll ALD system (the same mobility of the moving flexible substrate is required). For this reason, the method of controlling the cycle is used by dividing the space of the pulse process and the space of the purge process.
도 1은 종래 기술의 일 실시 형태에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술의 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비는, 구획 수단(20)에 의해 구획된 공정 공간(30) 내에 복수의 회전 롤러 부재(40)가 양측에 일렬로 배열되고, 공정 공간(30) 외부에 설치되는 권출 롤러(50)로부터 출발한 필름(F)이 공정 공간(30) 내로 진입하여 상기 다수개의 회전 롤러 부재(40)를 타고 이동하면서 시간분할 방식으로 원자층 증착 공정이 이루어지고, 권취 롤러(60)에 감겨서 배출되는 방식을 가진다. 이때 상기 권출 롤러(50)와 권취 롤러(60)가 설치되는 공간은 공정 공간(30)과 구획되며, 퍼지 가스로 채워진다. FIG. 1 is a schematic view showing a roll-to-roll type atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the prior art. 1, the prior art roll-to-roll type atomic layer deposition equipment is characterized in that a plurality of rotating roller members 40 are arranged in a row on both sides in a
그런데 이러한 구조의 롤투롤 원자층 증착 장비에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 회전 롤러 부재(40)가 증착 공간(30)에 그대로 노출되는 구조이므로, 이 보조 롤러 부재 표면에 박막이 증착되고 이렇게 증착된 박막은 파티클 발생 원인이 되어 장치의 실용화에 치명적인 문제점을 발생시킨다. However, in the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus having such a structure, as shown in FIG. 1, since the plurality of rotating roller members 40 are exposed to the
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 하나의 챔버 내에 필름을 양 방향으로 이동시킬 수 있는 한 쌍의 롤러를 설치하고 필름을 일측으로 완전 이동시키면서 원자층 증착공정의 각 공정을 순차적으로 수행하여 장비의 구성을 간소화하고 클리닝 주기를 길게 하며, 생산성을 극대화할 수 있는 롤투롤 원자층 증착장치를 제공하는 것이다. It is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for depositing a film on a substrate by providing a pair of rollers capable of moving the film in both directions in one chamber and sequentially performing each step of the atomic layer deposition process while completely moving the film to one side, And to provide a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus capable of simplifying the structure, lengthening the cleaning cycle, and maximizing the productivity.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 롤투롤 원자층 증착장치는, 일측이 개방된 상태로 공정 공간을 형성하는 챔버 본체; 수평 이동 가능하게 설치되며, 상기 챔버 본체와 결합하여 개방된 면을 밀폐하여 공정 공간을 완성하는 챔버 플레이트; 상기 챔버 플레이트 양측에 이격되어 한 쌍으로 설치되며, 원자층 증착 공정이 진행될 필름이 권취되는 제1, 2 필름 권취롤러; 상기 챔버 플레이트에 설치되며, 상기 공정 공간으로 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스를 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스 순으로 공급하는 가스 공급부; 상기 챔버 본체 중 상기 챔버 플레이트의 맞은 편에 설치되며, 상기 가스 공급부에 의하여 공급되는 가스를 배출하는 배기부; 상기 챔버 플레이트의 외부에 설치되며, 상기 제1, 2 필름 권취 롤러를 제1 필름 권취롤러에서 제2 필름 권취 롤러 방향으로 또는 제2 필름 권취 롤러에서 제1 필름 권취 롤러 방향으로 이동시키도록 상기 제1, 2 필름 권취 롤러를 각각 회전시키는 롤러 회전부; 상기 제1 필름 권취 롤러에서 제2 필름 권취 롤러 방향 또는 반대 방향으로 상기 필름의 일측 말단이 이동을 시작하여 1차 이동이 완료될 때까지 상기 가스 공급부에서 소스 가스가 공급되고, 1차 이동과 반대 방향으로 필름이 2차 이동하는 동안 상기 공정 공간 내부에 과량의 퍼지 가스를 공급 및 배기를 통하여 1차 퍼징하고, 상기 필름이 1차 이동과 동일한 방향으로 이동을 시작하여 3차 이동이 완료될 때까지 반응 가스가 공급되고, 3차 이동과 반대 방향으로 필름이 4차 이동하는 동안 상기 공정 공간 내부에 과량의 퍼지 가스를 공급 및 배기를 통하여 2차 퍼징하도록 상기 가스 공급부, 배기부 및 제1, 2 필름 권취 롤러를 제어하는 제어부;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus including: a chamber body forming a processing space with one side thereof opened; A chamber plate installed horizontally movably and connected to the chamber body to seal the opened surface to complete a process space; A first and a second film winding rollers disposed on both sides of the chamber plate so as to be spaced apart from each other and on which a film to be subjected to the atomic layer deposition process is wound; A gas supply unit installed in the chamber plate for supplying a source gas, a purge gas, and a reactive gas into the process space in the order of a source gas, a purge gas, a reactive gas, and a purge gas; An exhaust unit installed at a side of the chamber plate opposite the chamber plate for exhausting gas supplied by the gas supply unit; A second film take-up roller which is provided outside the chamber plate and moves the first and second film take-up rollers in the direction from the first film take-up roller toward the second film take-up roller or from the second film take- A roller rotating section for rotating the first and second film winding rollers, respectively; The source gas is supplied from the gas supply unit until one end of the film starts to move in the direction opposite to the direction of the second film take-up roller in the first film take-up roller and the first movement is completed, The excess purge gas is first purged through the supply and exhaust of the purge gas into the process space while the film is moved in the second direction. When the film starts to move in the same direction as the first movement and the third movement is completed And a second purge gas is supplied and exhausted to the inside of the process space during the fourth movement of the film in the direction opposite to the third movement so that the gas supply unit, 2 film winding roller.
그리고 본 발명에서 상기 제1, 2 필름 권취 롤러는, 상하 방향으로 다수 쌍으로 설치되는 것이 바람직하다. In the present invention, it is preferable that the first and second film take-up rollers are provided in a plurality of pairs in the vertical direction.
또한 본 발명에 따른 롤투롤 원자층 증착장치에서, 다수개의 제1, 2 필름 권취 롤러는 필름 이동 방향이 층별로 엇갈린 상태로 설치 및 이동 제어되는 것이 바람직하다. In addition, in the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention, it is preferable that the first and second film winding rollers are installed and controlled so that the film moving direction is staggered with respect to each layer.
또한 본 발명에서 상기 가스 공급부는, 상기 제1, 2 권치 롤러 사이의 공간에 가스를 공급하는 제1 샤워헤드; 상기 제1 권취 롤러와 챔버 본체 사이의 공간에 가스를 공급하는 제2 샤워헤드; 상기 제2 권취 롤러와 챔버 본체 사이의 공간에 가스를 공급하는 제3 샤워헤드; 상기 제1, 2, 3 샤워헤드에 소스 가스, 퍼지가스 및 반응 가스를 각각 공급하는 가스 공급 라인;을 포함하는 것이 바람직하다. Further, in the present invention, the gas supply unit may include: a first showerhead which supplies gas to a space between the first and second rollers; A second showerhead for supplying a gas to a space between the first winding roller and the chamber body; A third showerhead for supplying gas to a space between the second winding roller and the chamber body; And a gas supply line for supplying a source gas, a purge gas and a reaction gas to the first, second and third showerheads, respectively.
또한 본 발명에 따른 롤투롤 원자층 증착 장치에는, 상기 챔버 플레이트 하부에 결합되어 설치되며, 상기 챔버 플레이트를 필름 교환위치와 공정 위치 사이로 반복하여 수평 이동시키는 플레이트 수평 이동부;가 더 구비되는 것이 바람직하다. The roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention may further include a plate horizontal moving unit coupled to the lower portion of the chamber plate and horizontally moving the chamber plate repeatedly between the film exchange position and the process position Do.
또한 본 발명에서 상기 플레이트 수평 이동부는, 상기 챔버 플레이트에 결합되어 상기 챔버 플레이트를 지지하는 이동 블럭; 상기 이동 블럭의 하부와 맞물려 설치되며, 상기 이동 블럭의 수평 이동 경로를 안내하는 안내 레일; 상기 이동 블럭에 결합되어 설치되며, 상기 이동 블럭을 수평 이동 동력을 제공하는 동력 제공부;를 포함하는 것이 바람직하다. In the present invention, the plate horizontal moving unit may include a moving block coupled to the chamber plate to support the chamber plate; A guide rail which is engaged with a lower portion of the moving block and guides the horizontal moving path of the moving block; And a power supplier coupled to the moving block, the power block providing horizontal movement power to the moving block.
본 발명에 따르면 하나의 챔버 내에 필름을 양 방향으로 이동시킬 수 있는 한 쌍의 롤러를 설치하고 필름을 일측으로 완전 이동시키면서 원자층 증착공정의 각 공정을 순차적으로 수행하므로 전체 장비의 구성이 매우 간단해지고, 장비 운용이 용이해진다. According to the present invention, since a pair of rollers capable of moving the film in both directions are installed in one chamber and each step of the atomic layer deposition process is sequentially performed while the film is completely moved to one side, And it becomes easy to operate the equipment.
그리고 본 발명에 따른 롤투롤 원자층 증착장치에서는 공정 공간 내에서 소스 가스와 반응 가스가 만나지 않기 때문에 챔버 본체, 롤러 등의 표면에 파우더 등이 발생할 가능성이 없어서 장비에 대한 클리닝 주기가 매우 길어지고, 생산성이 극대화되는 장점도 있다. In the apparatus for depositing a roll-to-roll atomic layer according to the present invention, since the source gas and the reactive gas do not meet in the process space, powder or the like does not occur on the surfaces of the chamber body and the roller, There is also an advantage that productivity is maximized.
도 1은 종래의 롤투롤 원자층 증착 장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 챔버 플레이트에 필름이 설치되는 구조를 도시하는 도면이다.
도 4, 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착 장치에서 챔버 플레이트가 열린 상태를 도시하는 도면들이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 제1, 2 권취 롤러의 구조를 도시하는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치에서 원자층 증착 공정이 이루어지는 과정을 도시하는 도면들이다. 1 is a view showing a configuration of a conventional roll-to-roll atomic layer deposition apparatus.
2 is a view showing a configuration of a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 is a view showing a structure in which a film is installed on a chamber plate according to an embodiment of the present invention.
4 and 5 are views showing a state in which a chamber plate is opened in a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a view showing a structure of first and second winding rollers according to another embodiment of the present invention.
7 is a view illustrating a process of performing an atomic layer deposition process in a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예들을 상세하게 설명한다. Hereinafter, specific embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치(100)는, 도 2에 도시된 바와 같이, 챔버 본체(110), 챔버 플레이트(120), 제1, 2 필름 권취 롤러(130, 140), 가스 공급부(150), 배기부(160), 롤러 회전부(170) 및 제어부(도면에 미도시)를 포함하여 구성될 수 있다. The roll-to-roll atomic
먼저 상기 챔버 본체(110)는 도 2에 도시된 바와 같이, 일측이 개방된 상태로 내부에 일정한 공정 공간을 형성하는 구성요소이다. 따라서 상기 챔버 본체(110)는 원자층 증착 공정을 위한 공정 공간을 제공함과 아울러 다른 구성요소들이 설치될 수 있는 공간도 제동한다. 이때 상기 챔버 본체(110)는 공정 시간 단축과 가스 소모량의 최소화를 위하여 도 3에 도시된 바와 같이, 필름(F)의 설치와 이동에 필요한 최소한의 폭을 가지도록 형성되는 것이 바람직하다. As shown in FIG. 2, the
다음으로 상기 챔버 플레이트(120)는 도 2에 도시된 바와 같이, 수평 이동 가능하게 설치되며, 상기 챔버 본체(110)와 결합하여 챔버 본체(110)의 개방된 면을 밀폐하여 공정 공간(P)을 완성하는 구성요소이다. 본 실시예에서 이렇게 챔버 플레이트(120)를 챔버 본체(110)와 분리가능하게 구성하는 것은, 필름(F)의 교체 및 공급을 용이하게 함과 아울러 장비의 유지 보수 작업이 용이하도록 하기 위함이다. 2, the
다음으로 상기 제1, 2 필름 권취 롤러(130, 140)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 플레이트(120) 양측에 이격되어 한 쌍으로 설치되며, 원자층 증착 공정이 진행될 필름(F)을 상기 챔버 본체(110) 방향으로 권취하는 구성요소이다. 이때 상기 제1, 2 필름 권취롤러(130, 140)는 상기 챔버 본체(110)의 마주보는 양측벽에 각각 최대한 밀착되어 설치되며, 필름(F)을 정방향 또는 역방향으로 이동시킬 수 있도록 회전가능하게 상기 챔버 플레이트(120)에 설치된다. 2, the first and second film take-
이렇게 제1, 2 필름 권취 롤러(10, 140)는 동일한 높이에 한 쌍으로 설치될 수도 있지만, 도 6에 도시된 바와 같이, 하나의 챔버 플레이트(120)에 다수 쌍의 제1, 2 필름 권취롤러(130a ~ 130c, 140a ~ 140c)들이 상하 방향으로 설치되고, 한 번에 다수개의 필름(F)에 대하여 원자층 증착 공정을 수행하는 구조를 가질 수도 있다. The first and second film take-
다수 쌍의 제1, 2 필름 권취 롤러(130a ~ 130c, 140a ~ 140c)가 설치되는 경우에는 도 6에 도시된 바와 같이, 다수개의 필름(F) 이동 방향이 층별로 엇갈린 상태로 설치 및 이동되도록 제어되는 것이 공간을 효율적으로 활용할 수 있어서 바람직하다. When a plurality of pairs of first and second
다음으로 상기 가스 공급부(150)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 플레이트(120)에 설치되며, 상기 공정 공간(P)으로 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스를 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스 순으로 공급하는 구성요소이다. 이를 위해 본 실시예에서는 상기 가스 공급부(150)를 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 제1, 2, 3 샤워헤드(152, 154, 156)와 가스 공급 라인(158)으로 구성할 수 있다. 2, the
여기에서 상기 제1 샤워헤드(152)는 상기 제1, 2 권취 롤러(130, 140) 사이의 공간에 가스를 공급하는 샤워헤드(shower head)이며, 상기 제2 샤워헤드(154)는 상기 제1 권취 롤러(130)와 챔버 본체(110) 사이의 공간에 가스를 공급하는 샤워헤드이고, 상기 제3 샤워헤드(156)는 상기 제2 권취 롤러(140)와 챔버 본체(110) 사이의 공간에 가스를 공급하는 샤워헤드이다. The
이렇게 3개의 샤워헤드(152, 154, 156)로 나뉘어 구성되면, 상기 챔버 본체(110)의 모든 부분에 대한 원자층 증착공정을 위한 가스들이 공급되는 구조를 가지므로, 제1, 2 권취롤러(130, 140) 사이의 공간 뿐만아니라, 제1, 2 권취롤러(130, 140)에 감기는 과정에서도 증착이 이루어져서 생산성이 향상되는 장점이 있다. When the showerhead is divided into three
그리고 상기 가스 공급 라인(158)은 상기 제1, 2, 3 샤워헤드(152, 154, 156)에 소스 가스, 퍼지가스 및 반응 가스를 각각 공급하는 구성요소이며, 상기 가스 공급 라인(158)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 플레이트(120)를 경유하여 상기 공정 공간(P) 외부에 설치되는 캐니스터들과 연결되어 각 가스들을 공급한다. The
다음으로 상기 배기부(160)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 본체(110) 중 상기 챔버 플레이트(120)의 맞은 편에 설치되며, 상기 가스 공급부(150)에 의하여 공급되는 가스를 배출하는 구성요소이다. 상기 배기부(160)는 상기 공정 공간 내에서 가스의 흐름이 일정하게 유지되도록 하기 위하여 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 본체(110)의 후면 전체에 걸쳐서 설치되는 것이 바람직하다. 2, the
다음으로 상기 롤러 회전부(170)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 플레이트(120)의 외부에 설치되며, 상기 제1, 2 권취 롤러(130, 140)를 제1 권취 롤러(130)에서 제2 권취 롤러(140) 방향으로 또는 제2 권취 롤러(140)에서 제1 권취 롤러(130) 방향으로 이동시키도록 상기 제1, 2 권취 롤러(130, 140)를 각각 회전시키는 구성요소이다. 따라서 상기 롤러 회전부(170)는 상기 제1, 2 권취 롤러(130, 140) 중에서 상기 챔버 플레이트(120)를 관통하여 외부로 노출된 말단에 결합되어 설치되며, 상기 권취 롤러(130, 140)와 챔버 플레이트(120)가 접촉되는 부분에는 밀봉을 유지하기 위하여 미케니컬 씰(176) 등의 밀봉수단이 더 구비된다. 2, the
그리고 본 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치(100)에는 플레이트 수평 이동부(180)가 더 구비되는 것이 바람직하다. 상기 플레이트 수평 이동부(180)는 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 플레이트(120) 하부에 결합되어 설치되며, 상기 챔버 플레이트(120)를 필름 교환위치(M1)와 공정 위치(M2) 사이로 반복하여 수평 이동시키는 구성요소이다. 이 플레이트 수평 이동부(180)에 의하여 상기 챔버 플레이트(120) 및 이에 설치되어 있는 제1, 2 권취 롤러(130, 140) 등이 필름 교환위치(M1)와 공정 위치(M2) 사이를 왕복하며 공정이 반복적으로 진행되는 것이다. In addition, the apparatus for depositing a roll-to-roll
이를 위하여 본 실시예에서 상기 수평 이동부(180)는 구체적으로 도 4, 5에 도시된 바와 같이, 이동 블럭(182), 안내 레일(184) 및 동력 제공부(186)를 포함하여 구성될 수 있다. 먼저 상기 이동 블럭(182)은 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 챔버 플레이트(120)에 결합되어 상기 챔버 플레이트(120) 전체를 지지하는 구성요소이다. 그리고 상기 안내 레일(184)은 도 2 내지 4에 도시된 바와 같이, 상기 이동 블럭(182) 하부와 결합되어 설치되며, 상기 챔버 플레이트(120)의 필름 교환 위치(M1)와 공정 위치(M2) 사이의 수평 이동 경로를 안내하는 구성요소이다. To this end, in the present embodiment, the
다음으로 상기 동력 제공부(186)는 도 3, 4에 도시된 바와 같이, 상기 이동 블럭(182)에 결합되어 설치되며, 상기 이동 블럭(182)의 수평 이동 동력을 제공하는 구성요소이다. 3 and 4, the
물론 상기 수평 이동부(180)는 이와 다른 다양한 구조로 변화될 수 있을 것이다. Of course, the horizontal moving
다음으로 상기 제어부는 상기 가스 공급부(150), 배기부(160) 및 제1, 2 권취 롤러(130, 140) 등의 각 구성요소들을 제어하여 상기 필름(F)에 대한 원자층 증착 공정을 수행하는 것이다. Next, the control unit controls each component such as the
구체적으로 상기 제어부(도면에 미도시)는 도 7의 (a)에 도시된 바와 같이, 상기 제1 필름 권취 롤러(130)에서 제2 필름 권취 롤러(140) 방향 또는 반대 방향으로 상기 필름(F)의 일측 말단이 이동을 시작하여 1차 이동이 완료될 때까지 상기 가스 공급부(150)에서 소스 가스가 공급되도록 각 구성요소들을 제어한다. 7 (a), the controller (not shown) rotates the first film take-up
그리고 나서 도 7의 (b)에 도시된 바와 같이, 1차 이동과 반대 방향으로 필름(F)이 2차 이동하도록 제어하고 그 동안 상기 공정 공간(P) 내부에 과량의 퍼지 가스를 공급 및 배기를 통하여 1차 퍼징 과정이 진행되도록 각 구성요소들을 제어한다. Then, as shown in Fig. 7 (b), the film F is controlled to move in the second direction in the opposite direction to the primary movement, during which excessive purge gas is supplied and discharged into the process space P To control the respective components so that the first purging process is performed.
다음으로 도 7의 (c)에 도시된 바와 같이, 상기 필름(F)이 1차 이동과 동일한 방향으로 이동을 시작하여 3차 이동이 완료될 때까지 반응 가스가 공급되도록 각 구성요소들을 제어한다. Next, as shown in FIG. 7C, the film F starts to move in the same direction as the primary movement, and controls each component so that the reaction gas is supplied until the tertiary movement is completed .
마지막으로 도 7의 (d)에 도시된 바와 같이, 3차 이동과 반대 방향으로 필름(F)이 4차 이동하도록 제어하고, 그 동안 상기 공정 공간(P) 내부에 과량의 퍼지 가스를 공급 및 배기를 통하여 2차 퍼징 과정이 진행되도록 상기 가스 공급부(150), 배기부(160) 및 제1, 2 필름 권취 롤러(130, 140)를 제어하여 한 싸이클의 원자층 증착 공정이 완료되도록 제어한다. Finally, as shown in FIG. 7 (d), the film F is controlled to move in the fourth direction in the direction opposite to the tertiary movement while excess purge gas is supplied to the process space P The
100 : 본 발명의 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치
110 : 챔버 본체 120 : 챔버 플레이트
130 : 제1 필름 권취 롤러 140 : 제2 필름 권취 롤러
150 : 가스 공급부 160 : 배기부
170 : 롤러 회전부 180 : 수평 이동부
F : 필름 P : 공정 공간100: A roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention
110: chamber body 120: chamber plate
130: first film take-up roller 140: second film take-up roller
150: gas supply unit 160:
170: roller rotating part 180: horizontal moving part
F: Film P: Process space
Claims (6)
수평 이동 가능하게 설치되며, 상기 챔버 본체와 결합하여 개방된 면을 밀폐하여 공정 공간을 완성하는 챔버 플레이트;
상기 챔버 플레이트 양측에 이격되어 한 쌍으로 설치되며, 원자층 증착 공정이 진행될 필름이 권취되는 제1, 2 필름 권취롤러;
상기 챔버 플레이트에 설치되며, 상기 공정 공간으로 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스를 소스 가스, 퍼지 가스, 반응 가스 및 퍼지 가스 순으로 공급하는 가스 공급부;
상기 챔버 본체 중 상기 챔버 플레이트의 맞은 편에 설치되며, 상기 가스 공급부에 의하여 공급되는 가스를 배출하는 배기부;
상기 챔버 플레이트의 외부에 설치되며, 상기 제1, 2 필름 권취 롤러를 제1 필름 권취롤러에서 제2 필름 권취 롤러 방향으로 또는 제2 필름 권취 롤러에서 제1 필름 권취 롤러 방향으로 이동시키도록 상기 제1, 2 필름 권취 롤러를 각각 회전시키는 롤러 회전부;
상기 챔버 플레이트 하부에 결합되어 설치되며, 상기 챔버 플레이트를 필름 교환위치와 공정 위치 사이로 반복하여 수평 이동시키는 플레이트 수평 이동부; 및
상기 제1 필름 권취 롤러에서 제2 필름 권취 롤러 방향 또는 반대 방향으로 상기 필름의 일측 말단이 이동을 시작하여 1차 이동이 완료될 때까지 상기 가스 공급부에서 소스 가스가 공급되고, 1차 이동과 반대 방향으로 필름이 2차 이동하는 동안 상기 공정 공간 내부에 과량의 퍼지 가스를 공급 및 배기를 통하여 1차 퍼징하고, 상기 필름이 1차 이동과 동일한 방향으로 이동을 시작하여 3차 이동이 완료될 때까지 반응 가스가 공급되고, 3차 이동과 반대 방향으로 필름이 4차 이동하는 동안 상기 공정 공간 내부에 과량의 퍼지 가스를 공급 및 배기를 통하여 2차 퍼징하도록 상기 가스 공급부, 배기부 및 제1, 2 필름 권취 롤러를 제어하는 제어부;를 포함하는 롤투롤 원자층 증착장치. A chamber main body for forming a process space with one side opened;
A chamber plate installed horizontally movably and connected to the chamber body to seal the opened surface to complete a process space;
A first and a second film winding rollers disposed on both sides of the chamber plate so as to be spaced apart from each other and on which a film to be subjected to the atomic layer deposition process is wound;
A gas supply unit installed in the chamber plate for supplying a source gas, a purge gas, and a reactive gas into the process space in the order of a source gas, a purge gas, a reactive gas, and a purge gas;
An exhaust unit installed at a side of the chamber plate opposite the chamber plate for exhausting gas supplied by the gas supply unit;
A second film take-up roller which is provided outside the chamber plate and moves the first and second film take-up rollers in the direction from the first film take-up roller toward the second film take-up roller or from the second film take- A roller rotating section for rotating the first and second film winding rollers, respectively;
A plate horizontal moving unit coupled to the lower portion of the chamber plate and horizontally moving the chamber plate repeatedly between the film exchange position and the process position; And
The source gas is supplied from the gas supply unit until one end of the film starts to move in the direction of the second film take-up roller in the first film take-up roller and the first movement is completed, An excess purge gas is first purged into the process space through the supply and exhaust while the film is moved in the second direction. When the film starts to move in the same direction as the first movement and the third movement is completed And a second purge gas is supplied and exhausted to the inside of the process space during the fourth movement of the film in the direction opposite to the third movement so that the gas supply unit, (2) a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus including a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus.
상하 방향으로 다수 쌍으로 설치되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 증착장치. 2. The image forming apparatus according to claim 1, wherein the first and second film-
Wherein the plurality of roll-to-roll atomic layer deposition apparatuses are installed in a plurality of pairs in the vertical direction.
다수개의 제1, 2 필름 권취 롤러는 필름 이동 방향이 층별로 엇갈린 상태로 설치 및 이동 제어되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 증착 장치. 3. The method of claim 2,
Wherein the plurality of first and second film take-up rollers are installed and moved in a state in which the film moving direction is staggered with respect to each layer.
상기 제1, 2 필름 권취 롤러 사이의 공간에 가스를 공급하는 제1 샤워헤드;
상기 제1 필름 권취 롤러와 챔버 본체 사이의 공간에 가스를 공급하는 제2 샤워헤드;
상기 제2 필름 권취 롤러와 챔버 본체 사이의 공간에 가스를 공급하는 제3 샤워헤드;
상기 제1, 2, 3 샤워헤드에 소스 가스, 퍼지가스 및 반응 가스를 각각 공급하는 가스 공급 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 증착 장치. 2. The fuel cell system according to claim 1,
A first showerhead for supplying gas to a space between the first and second film winding rollers;
A second showerhead for supplying a gas to a space between the first film take-up roller and the chamber body;
A third showerhead for supplying gas to a space between the second film take-up roller and the chamber body;
And a gas supply line for supplying a source gas, a purge gas and a reaction gas to the first, second and third showerheads, respectively.
상기 챔버 플레이트에 결합되어 상기 챔버 플레이트를 지지하는 이동 블럭;
상기 이동 블럭의 하부와 맞물려 설치되며, 상기 이동 블럭의 수평 이동 경로를 안내하는 안내 레일;
상기 이동 블럭에 결합되어 설치되며, 상기 이동 블럭을 수평 이동 동력을 제공하는 동력 제공부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 증착장치. [2] The apparatus of claim 1,
A moving block coupled to the chamber plate to support the chamber plate;
A guide rail which is engaged with a lower portion of the moving block and guides the horizontal moving path of the moving block;
And a power supplier coupled to the moving block, the power block providing horizontal movement power to the moving block.
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Date | Code | Title | Description |
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A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right |