KR102097719B1 - Apparatus for Coating Flexible Sheet - Google Patents
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Abstract
증착 장치로서, 공정 챔버; 공정 챔버 내에 구비되고, 회전하면서 가요성 피처리물을 일정 방향으로 이동시키는 드럼; 공정 챔버 내에 드럼과 대향하여 구비되고 가요성 피처리물의 일면에 소정 적층물을 적층하는 이온 소스; 및 이온 소스에 적층물의 전구체를 공급하는 원료 공급부를 포함한다. 이온 소스는, 가요성 피처리물을 향하는 일측은 개방되고 타측은 폐쇄되며, 개방 일측에는 다수의 자극이 교대로 이격 배치되고, 폐쇄 타측은 자심으로 연결되어, 개방 일측에서 플라즈마 전자의 가속 폐 루프를 형성하는 자기장부; 자기장부의 가속 폐 루프의 하부에 자기장부와 이격 배치되는 전극; 그리고 적어도 가속 폐 루프의 공간을 제외한 자기장부의 내부면과 전극의 외부면 사이에 충진되어, 전극을 자기장부에 내장 고정하는 절연 고정부를 포함하여, 전구체로부터 적층물용 플라즈마 이온을 생성하여 가요성 피처리물로 공급한다.A deposition apparatus, comprising: a process chamber; A drum that is provided in the process chamber and moves the flexible object in a predetermined direction while rotating; An ion source provided opposite to the drum in the process chamber and stacking a predetermined stack on one side of the flexible object; And a raw material supply unit for supplying the precursor of the laminate to the ion source. In the ion source, one side facing the flexible object is opened, the other side is closed, a plurality of stimuli are alternately spaced apart on the open side, and the other side is magnetically connected to the closed side, thereby accelerating the closed loop of plasma electrons at the open side Forming a magnetic field portion; An electrode spaced apart from the magnetic field portion under the accelerated closed loop of the magnetic field portion; And it is filled between at least the inner surface of the magnetic field part excluding the space of the accelerated closed loop and the outer surface of the electrode, and includes an insulating fixing part for fixing and fixing the electrode to the magnetic field part. It is supplied as an object to be treated.
Description
본 발명은 증착 장치에 관한 것으로, 상세하게는 가요성 피처리물에 소정 물질을 증착하는 가요성 피처리물 증착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a deposition apparatus, and more particularly, to a flexible workpiece deposition apparatus for depositing a predetermined material on a flexible workpiece.
투명성 도전 박막은 LCD, OLED, LED, 광 소자, 태양 전지, 터치 패널 등의 투명 전극으로 사용되는데, 이러한 투명성 도전 박막은 가시 광선 영역의 빛을 투과시켜 사람의 눈에 투명하게 보이면서도 전기 전도도가 좋다.The transparent conductive thin film is used as a transparent electrode for LCDs, OLEDs, LEDs, optical devices, solar cells, touch panels, etc. These transparent conductive thin films transmit light in the visible light region to make them transparent to the human eye and have electrical conductivity. good.
투명성 도전 박막은 일반적으로 인듐 산화물(Indium Tin Oxide:ITO, Indium Zinc Oxide:IZO), 주석 산화물(Tin Oxide:SnO), 알루미늄 도핑된 산화아연(aluminum-doped zinc oxide:AZO) 등을 타켓 재료로 사용하며, 마그네트론 스퍼터링 방식으로 코팅하여 제조한다.Transparent conductive thin films generally include indium oxide (ITO), indium zinc oxide (IZO), tin oxide (SnO), and aluminum-doped zinc oxide (AZO) as target materials. Used, and manufactured by coating with a magnetron sputtering method.
일반적으로 스퍼터링 방식을 적용하여 산화물 도전 박막을 코팅할 경우, PECVD 방식에 비해 증착 속도가 매우 낮기 때문에 양산용 공정에서는 인라인 형태의 장비에 다수의 스퍼터 캐소드를 장착하여 낮은 증착률을 가진 물질의 박막화 공정을 수행하여 왔다. 그러나 대량 생산 및 제조 단가의 저가화를 겨냥하여 기판 형태가 유리와 같은 판형 재질에서 폴리머 재질로 변화됨에 따라 장비 형태도 인라인 형태에서 롤투롤 형태로 변화가 이루어지고 있으며, 롤투롤 장비의 경우 인라인 장비와 같이 캐소드 수만 늘려서 공정 문제를 해결하기에는 설비의 규모가 커지는 문제와 기판에 가해지는 열 충격 문제 등의 부가적 어려움이 있다.In general, when the oxide conductive thin film is coated by applying the sputtering method, the deposition rate is very low compared to the PECVD method. In the mass production process, in-line equipment is equipped with multiple sputter cathodes to thin the material with a low deposition rate. Has been done. However, as the substrate type is changed from a plate-like material such as glass to a polymer material aimed at lowering the mass production and manufacturing cost, the equipment type is also changing from in-line to roll-to-roll, and in the case of roll-to-roll equipment, Likewise, in order to solve the process problem by increasing the number of cathodes, there are additional difficulties such as an increase in the size of equipment and a thermal shock problem applied to the substrate.
그럼에도 불구하고, 휴대폰이나 게임기 등의 정보 전자기기에 적용되는 최근의 전자 소자들은 얇고 가벼우며 충격에도 강하게 만들어야 하기 때문에, 예를들어 PET 필름과 같은 폴리머 기판 위에 투명성 도전 박막을 적층하는 박막 공정의 요구가 증가하고 있다. 터치패널 분야도 이 중 하나라 할 수 있다.Nevertheless, recent electronic devices applied to information electronic devices such as mobile phones and game machines have to be made thin, light, and resistant to impact, and thus require a thin film process of laminating a transparent conductive thin film on a polymer substrate such as a PET film. Is increasing. The touch panel field is also one of them.
그러나, PECVD 공정이 아무리 높은 증착률을 가진다고 하더라도 PET 필름과 같은 폴리머 필름은 200℃ 이상에서 공정을 진행하기가 어렵기 때문에, 400 ℃ 근처에서 공정을 수행해야 하는 PECVD 공정을 적용할 수 없다. 따라서 상온 증착이 가능하며, 스퍼터링 공정보다 증착률이 높은 새로운 박막 증착 공정을 찾아야만 한다.
However, even if the PECVD process has a high deposition rate, a polymer film such as a PET film is difficult to process at 200 ° C. or higher, so a PECVD process that requires a process at 400 ° C. cannot be applied. Therefore, it is necessary to find a new thin film deposition process capable of depositing at room temperature and having a higher deposition rate than the sputtering process.
본 발명은 폴리머 필름 위에 산화물 박막을 형성하는데 따른 증착률과 공정 온도 등의 어려움을 해결하기 위한 것으로, 기판에 가해지는 온도를 낮출 수 있어, 폴리머 필름과 같은 가요성 필름에도 낮은 증착 온도와 높은 증착율을 가지고 산화물 박막을 형성할 수 있는, 가요성 피처리물 증착 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention is to solve the difficulties such as deposition rate and process temperature for forming an oxide thin film on a polymer film, it is possible to lower the temperature applied to the substrate, low deposition temperature and high deposition rate even for flexible films such as polymer films An object of the present invention is to provide a flexible apparatus for depositing a flexible object capable of forming an oxide thin film.
이러한 목적을 달성하기 위한 가요성 피처리물 증착 장치는 공정 챔버, 드럼, 이온 소스, 원료 공급부를 포함한다.A flexible workpiece deposition apparatus for achieving this purpose includes a process chamber, a drum, an ion source, and a raw material supply.
드럼은 공정 챔버 내에 구비되고 내부에 냉매가 주입되기 때문에, 회전하면서 가요성 피처리물을 냉각 상태에서 일정 방향으로 이동시킨다.Since the drum is provided in the process chamber and the refrigerant is injected therein, the flexible object is moved in a constant direction in a cooled state while rotating.
이온 소스는 공정 챔버 내에 드럼과 대향하여 구비되고, 가요성 피처리물의 일면에 소정의 적층물을 적층한다.The ion source is provided opposite the drum in the process chamber, and a predetermined stack is stacked on one side of the flexible object.
이온 소스는 자기장부, 전극, 절연 고정부를 포함한다. The ion source includes a magnetic field portion, an electrode, and an insulating fixed portion.
자기장부는 가요성 피처리물을 향하는 일측은 개방되고 타측은 폐쇄된다. 자기장부의 개방 일측에는 다수의 자극이 교대로 이격 배치되고, 폐쇄 타측은 자심으로 연결되어 개방 일측에서 플라즈마 전자의 가속 폐 루프를 형성하여 플라즈마 이온 밀도를 증폭시키는 역할을 한다. 전극은 자기장부의 가속 폐 루프의 하부에 자기장부와 이격 배치된다.The magnetic field portion is open on one side facing the flexible object and closed on the other side. A plurality of magnetic poles are alternately spaced on one side of the open magnetic field, and the other side of the magnetic field is connected to the magnetic core to form an accelerated closed loop of plasma electrons on one side of the magnetic field to amplify plasma ion density. The electrode is spaced apart from the magnetic field portion under the accelerated closed loop of the magnetic field portion.
절연 고정부는 적어도 가속 폐 루프의 공간을 제외한 자기장부의 내부면과 전극의 외부면 사이에 충진되어, 전극을 자기장부에 내장 고정한다.The insulating fixing portion is filled between at least the inner surface of the magnetic field portion and the outer surface of the electrode, excluding the space of the accelerating closed loop, thereby fixing the electrode in the magnetic field portion.
이러한 구성을 갖는 이온 소스는 전구체(percursor)로부터 적층물용 플라즈마 이온을 생성하여 가요성 피처리물로 공급한다.An ion source having such a configuration generates plasma ions for a laminate from a percursor and supplies it to a flexible object.
원료 공급부는 이온 소스에 적층물의 전구체를 공급한다.
The raw material supply unit supplies the precursor of the laminate to the ion source.
가요성 피처리물 증착 장치에서, 이온 소스의 절연 고정부는 개방 일측을 향하는 단부면에 함몰부를 가질 수 있다. 함몰부는 가장자리에서 중심으로 돌출하는 돌출부를 가질 수 있다.
In a flexible workpiece deposition apparatus, the insulating fixture of the ion source may have a depression on the end face facing the open side. The depression may have a protrusion projecting from the edge to the center.
가요성 피처리물 증착 장치에서, 이온 소스의 자극은 전구체 유입구, 전구체 채널, 전구체 확산 슬릿으로 구성될 수 있다. In a flexible workpiece deposition apparatus, stimulation of the ion source may consist of a precursor inlet, a precursor channel, and a precursor diffusion slit.
전구체 유입구는 전구체가 유입되는 곳으로, 튜브 형태로 구성할 수 있다.The precursor inlet is a place where the precursor is introduced, and may be configured as a tube.
전구체 채널은 전구체 유입구에 연통되고, 자극의 내부에 길이 방향을 따라 길게 형성된다.The precursor channel communicates with the precursor inlet, and is formed long inside the stimulus along the longitudinal direction.
전구체 확산 슬릿은 전구체 채널에 연통되고, 가속 폐 루프의 방향으로 연통되어, 전구체를 가속 폐 루프의 방향으로 확산시킨다.
The precursor diffusion slit communicates with the precursor channel and communicates in the direction of the accelerated closed loop, diffusing the precursor in the direction of the accelerated closed loop.
가요성 피처리물 증착 장치에서, 원료 공급부는 원료 용기, 기화부, MFC(Mass Flow Controller)를 포함한다.In a flexible workpiece deposition apparatus, a raw material supply unit includes a raw material container, a vaporization unit, and a mass flow controller (MFC).
원료 용기는 액체 원료를 보관한다.The raw material container holds the liquid raw material.
기화부는 원료 용기를 가열 또는 초음파 진동을 적용하여, 액체 원료로부터 전구체를 형성한다.The vaporization unit heats the raw material container or applies ultrasonic vibration to form a precursor from the liquid raw material.
MFC는 이온 소스로 공급하는 전구체의 양을 조절한다.
MFC controls the amount of precursor supplied to the ion source.
가요성 피처리물 증착 장치에서, 가요성 피처리물은 폴리머 필름이고, 적층물은 TiO2 , SiO2, 또는 Al2O3 이며, 그리고 액체 원료는 TiCl4, TMDSO(tetramethyldisiloxane), 또는 TMAL(trimthylaluminum)일 수 있다.
In a flexible workpiece deposition apparatus, the flexible workpiece is a polymer film, the laminate is TiO 2 , SiO 2 , or Al 2 O 3 , and the liquid raw material is TiCl 4 , tetramethyldisiloxane (TMSSO), or TMAL ( trimthylaluminum).
가요성 피처리물 증착 장치에서, 원료 공급부의 다른 예는 가스 원료를 보관하는 원료 용기와 이온 소스로 공급하는 가스 원료의 양을 조절하는 MFC로 구성할 수 있다. 이 경우, 가요성 피처리물은 폴리머 필름이고, 적층물은 DLC(diamond like carbon)이며, 가스 원료는 메탄 가스일 수 있다.
In a flexible workpiece deposition apparatus, another example of a raw material supply unit may be configured with a raw material container for storing gas raw materials and an MFC for controlling the amount of gas raw materials supplied to an ion source. In this case, the flexible object to be treated is a polymer film, the laminate is diamond-like carbon (DLC), and the gas source may be methane gas.
가요성 피처리물 증착 장치에서, 가요성 피처리물은 폴리머 필름이고, 적층물은 Nb2O5, Ta2O3, TiO2 중 하나와 SiO2 를 쌍으로 하는 다층 구조일 수 있다.
In a flexible workpiece deposition apparatus, the flexible workpiece is a polymer film, and the laminate may have a multilayer structure in which SiO 2 and SiO 2 are paired with one of Nb 2 O 5 , Ta 2 O 3 , and TiO 2 .
가요성 피처리물 증착 장치에서, 이온 소스는 플라즈마 전자의 가속 폐 루프를 다중으로 형성할 수 있다.
In a flexible workpiece deposition apparatus, the ion source can form multiple accelerated closed loops of plasma electrons.
가요성 피처리물 증착 장치에서, 이온 소스는 적층물의 두께, 종류, 적층 순서에 따라 다수를 구비할 수 있다.
In a flexible workpiece deposition apparatus, the ion source may be provided in a number according to the thickness, type, and stacking order of the laminate.
이러한 구성을 갖는 가요성 피처리물 증착 장치에 의하면, 낮은 온도에서 증착 공정을 수행할 수 있어, 용융점이 낮은 폴리머 필름 등의 가요성 필름에도 기재를 손상시키지 않으면서 원하는 적층물을 적층할 수 있다.According to the flexible object deposition apparatus having such a configuration, a deposition process can be performed at a low temperature, so that a desired laminate can be laminated to a flexible film such as a polymer film having a low melting point without damaging the substrate. .
가요성 피처리물 증착 장치는, 이온 소스 자체에서 생성되는 식각 오염물을 최소화할 수 있고, 이로 인해 이온 소스의 전극이나 자극에 식각 오염물이 증착되는 것을 막을 수 있다. 이를 통해, 원하는 물질만 증착되어야 하는 폴리머 필름에 오염물이 증착되는 것을 차단할 수 있다.The apparatus for depositing a flexible object can minimize etch contaminants generated by the ion source itself, thereby preventing etch contaminants from being deposited on electrodes or stimuli of the ion source. Through this, it is possible to prevent contaminants from being deposited on the polymer film, in which only the desired material is to be deposited.
가요성 피처리물 증착 장치는, 절연 고정부에 의해 전극이 자기장부 내에 고정되어 있어, 전극과 자극 사이의 간격을 일정하게 유지시키는 별도 장치를 필요로 하지 않아 구조가 간단하다. 여기서, 절연 고정부는 전구체를 이온화하는 과정에서 적용되는 이온 소스의 내부에 구비된다.The flexible workpiece deposition apparatus is simple in structure because an electrode is fixed in a magnetic field portion by an insulating fixing portion, and a separate device for maintaining a constant distance between the electrode and the magnetic pole is not required. Here, the insulating fixing part is provided inside the ion source applied in the process of ionizing the precursor.
가요성 피처리물 증착 장치는, 절연 고정부의 함몰부나 돌출부에 의해 단락이나 아크의 발생을 크게 낮출 수 있다.
The apparatus for depositing a flexible object can greatly reduce the occurrence of short circuits and arcs due to the depressions or protrusions of the insulating fixture.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 가요성 피처리물 증착 장치의 구성도이다.
도 1b는 도 1a의 송출 롤, 권취 롤, 가이드 롤, 드럼 및 이온 소스의 배치를 보여주는 사시도이다.
도 1c는 도 1a의 이온 소스와 원료 공급부를 보여주는 단면도이다.
도 2a,2b는 가요성 피처리물 증착 장치의 다른 실시예들을 보여주고 있다.
도 3은 가요성 피처리물 증착 장치에 사용되는 다중 루프 이온 소스를 예시하고 있다.1A is a configuration diagram of a flexible workpiece deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
1B is a perspective view showing the arrangement of the delivery roll, winding roll, guide roll, drum and ion source of FIG. 1A.
Figure 1c is a cross-sectional view showing the ion source and the raw material supply of Figure 1a.
2A and 2B show other embodiments of a flexible workpiece deposition apparatus.
3 illustrates a multi-loop ion source used in a flexible workpiece deposition apparatus.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a는 본 발명의 일실시예에 따른 가요성 피처리물 증착 장치의 구성도이다.1A is a configuration diagram of a flexible workpiece deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1a에 도시한 바와 같이, 가요성 피처리물 증착 장치는 공정 챔버(100), 송출 롤(210), 권취 롤(220), 가이드 롤(230a, 230b), 드럼(300), 이온 소스(400), 전원부(450), 원료 공급부(500) 등을 포함하여 구성된다.As shown in FIG. 1A, the flexible workpiece deposition apparatus includes a
공정 챔버(100)는 가요성 피처리물, 예를들어 폴리머 필름(250) 상에 박막을 증착하기 위한 밀폐 공간을 제공한다. 공정 챔버(100)의 일측에는 진공 펌프(110)가 결합되는데, 진공 펌프(110)는 내부 가스를 배출하면서 내부 공간을 소정의 공정 압력으로 유지한다. The
공정 챔버(100)에는 공정에 따라 비반응 가스나 반응 가스가 주입된다. 비반응 가스로는 Ar, Ne, He, Xe 등이 있고, 반응 가스로는 N2, O2, CH4, CF4 등이 있다. 경우에 따라서는 비반응 가스와 반응 가스를 혼합하여 사용할 수도 있는데, 예를들어 폴리머 필름(250)에 산화물층을 증착하는 경우에는 아르곤 가스 외에 산소 가스를 주입할 수 있다.
A non-reactive gas or a reactive gas is injected into the
송출 롤(210)은 폴리머 필름(250)을 공급하는 롤로서, 회전하면서 드럼(300)으로 폴리머 필름(250)을 공급한다.The
권취 롤(220)은 폴리머 필름(250)을 회수하는 롤로서, 회전하면서 드럼(300)으로부터 증착이 완료된 폴리머 필름(250)을 받아 감는다.The winding
가이드 롤(230a, 230b)은 송출 롤(210)로부터 공급되는 폴리머 필름(250)을 드럼(300)으로 안내하고, 드럼(300)에서 박막 증착된 폴리머 필름(250)을 권취 롤(220)로 안내한다. 가이드 롤(230a, 230b)은 다수를 구비할 수 있다.The guide rolls 230a and 230b guide the
드럼(300)은 폴리머 필름(250)의 일면과 면접촉하면서 폴리머 필름(250)을 일 방향으로 이동시킨다. 드럼(300)은 그 내부에 냉각수가 흐르는 냉각 수로를 구비할 수 있고, 이를 통해 면접촉하는 폴리머 필름(250)을 냉각시킬 수 있다.
The
이온 소스(400)는 드럼(300)과 대향하여 구비되고, 폴리머 필름(250)의 일면에 소정의 박막을 증착한다.The
이온 소스(400)는 그 내부에 설치된 자석의 자기장과 전극의 전기장에 의해 자극 사이에서 원 또는 타원의 폐 루프를 형성하며, 폐 루프에는 전자가 빠른 속도로 이동하면서 전구체와 같은 내부 가스와 충돌하고, 그 결과 내부 가스로부터 플라즈마 이온이 생성된다. 전극 근처의 높은 전위차는 내부 가스로부터 플라즈마 전자를 생성시키고, 자기장과 전기장은 폐 루프 공간에서 플라즈마를 활성화시킨다. 플라즈마 전자를 포함하는 플라즈마 내의 음 전하는 폐 루프를 따라 사이클로트론 운동을 하고, 플라즈마 이온을 포함하는 양 전하는 전기장에 의해 폴리머 필름(250) 방향으로 튕겨 나간다. 플라즈마 이온 등의 양 전하는 에너지를 가지고 폴리머 필름(250)으로 이동하여 박막 형태로 쌓여 진다. 이와 같이, 이온 소스(400)는 그 개방부 근처에서 전구체와 같은 내부 가스로부터 플라즈마 이온을 생성한 후 양이온을 공정 챔버 내로 반사시켜 돌려 보내는 방식이어서, 전극 내벽의 식각이나 불순물 오염에 따른 공정 불량을 낮출 수 있다.The
이온 소스(400)는 폴리머 필름(250)에 박막을 증착하는 것 외에, 에너지를 주입하는 용도로 사용되기도 하고, 폴리머 필름(250)에 박막을 증착하기 전에 폴리머 필름(250)의 표면을 개질하거나, 또는 박막을 증착한 후의 후처리를 위해서도 사용될 수 있다.
The
원료 공급부(500)는 원료 용기(510), 기화부(520), MFC(530)를 포함하여 구성될 수 있다. The raw
원료 용기(510)는 액체 원료를 보관한다. 액체 원료는 TiCl4, TMDSO(tetramethyldisiloxane), TMAL(trimthylaluminum) 등일 수 있다.The
기화부(520)는 원료 용기(510)를 가열하거나 초음파 진동을 적용할 수 있는데, 이를 통해 원료 용기(510) 내의 액체 원료로부터 전구체를 형성한다. 여기서, 전구체는 이온화되기 전의 물질, 즉 Ti, Si, Al 등의 물질일 수 있으며, 전구체 Ti, Si, Al의 가스는 각각 TiCl4, TMDSO(tetramethyldisiloxane), TMAL(trimthylaluminum)의 액체로 부터 생성된다.The
MFC(530)는 이온 소스(400) 내로 공급되는 전구체의 양을 조절한다.
The
원료 공급부(500)는 액체가 아닌 가스인 원료를 사용할 수 있는데, 이 경우에는 원료 용기(510)와 MFC(530)만으로 구성될 수 있다. 가스 원료로는 메탄 가스를 사용할 수 있고, 이 경우 폴리머 필름(250)에 증착되는 증착물은 탄소, 즉 예를들어 DLC(diamond like carbon)일 수 있다.
The raw
도 1b는 도 1a의 송출 롤, 권취 롤, 가이드 롤, 드럼 및 이온 소스의 배치를 보여주는 사시도이다.1B is a perspective view showing the arrangement of the delivery roll, winding roll, guide roll, drum and ion source of FIG. 1A.
도 1b에 도시한 바와 같이, 폴리머 필름(250)은 박막 스트립 타입으로, 그 폭이 1.5m 정도인 것도 있다. 그 결과, 송출 롤(210), 권취 롤(220), 가이드 롤(230a, 230b), 드럼(300) 및 이온 소스(400)는 그 길이가 적어도 1.5m 이상인 장방형으로 구성된다.
As shown in Fig. 1B, the
도 1c는 도 1a의 이온 소스와 원료 공급부를 보여주는 단면도이다.Figure 1c is a cross-sectional view showing the ion source and the raw material supply of Figure 1a.
도 1c에 도시한 바와 같이, 이온 소스(400)는 자기장부(411,413a,413b,415), 전극(423), 절연 고정부(431)를 포함한다.As shown in FIG. 1C, the
자기장부는 자석(411), 자극(413a,413b), 자심(415) 등으로 구성되어, 내부에 원형 또는 타원형의 폐 루프 공간을 형성한다. 자기장부가 형성하는 폐 루프 공간은 자극(413a,413b) 방향으로는 개방되고, 자심(415) 방향으로 폐쇄된다.The magnetic field part is composed of a
자석(411)은 자극(413a)과 자심(415) 사이에 배치된다. 자석(411)은 영구자석 또는 전자석으로 구성한다. 이 경우, 외측 자극(413b)은 자석부(411)의 하단에서 자심(415)으로 연결된다.The
자극(413a,413b)은 소정 간격 이격 배치된다. 자극(413a,413b)은 폐 루프를 경계로 N극과 S극이 교대로 배치된다. 예를들어, 중앙 자극(413a)을 N극으로, 외측 자극(413b)을 S극으로 하는 경우, 중앙 자극(413a)에 연결되는 자석(411)의 상단은 N극이고, 자석(411)의 하단은 S극이다. 외측 자극(413b)은 자심(415)를 통해 자석(411)의 하단인 S극에 자기 결합되어 S극을 띄게 된다.The
자심(415)은 자석(411)의 하단과 외측 자극(413b)을 자기 결합하는 것으로, 자석(411)의 하단인 S극의 자기력선이 통과하는 통로이며, 투자율이 높은 물질로 구성된다. 자심(415)은 외측 자극(413b)과 연결되어 외측 자극(413b)이 S극을 띄게 하며, 아울러 자석(411)의 하단인 S극의 자기력선이 상단인 N극의 자기력선에 영향을 미치지 않도록, 즉 자석(411) 자체에 의한 자기 영향을 최소화한다.
The
자극(413b)은 이온 소스(400)로 전구체를 공급하기 위한 전구체 주입부를 구비한다. 전구체 주입부는 전구체 유입구(GT), 전구체 채널(GC), 전구체 확산 슬릿(GS) 등으로 구성된다.The
전구체 유입구(GT)는 외부로부터 전구체를 공급받는 통로이다.The precursor inlet GT is a passage through which the precursor is supplied from the outside.
전구체 채널(GC)은 전구체 유입구(GT)에 연결되고, 자극(413b)의 길이 방향을 따라 그 내부에 소정 공간을 형성한다. 전구체 채널(GC)은 전구체 유입구(GT)로부터 유입되는 전구체를 자극(413b)의 길이 방향으로 분산시킨다. The precursor channel GC is connected to the precursor inlet GT, and forms a predetermined space therein along the longitudinal direction of the
전구체 확산 슬릿(GS)은 전구체 채널(GC) 및 폐 루프 공간과 연통되고, 자극(413b)의 길이 방향을 따라 폐 루프 방향으로 절결/개방되는 슬릿 형태로 구성된다.The precursor diffusion slit GS communicates with the precursor channel GC and the closed loop space, and is formed in a slit shape that is cut / opened in the closed loop direction along the longitudinal direction of the
이러한 구성을 갖는 전구체 주입부는, 전구체 유입구(GT)를 통해 전구체가 유입되면, 전구체 채널(GC)이 자극(413b)의 길이 방향으로 고르게 분산시키고, 이어서 전구체 확산 슬릿(GS)이 전구체를 폐 루프 방향으로 확산 분출시킨다.
When the precursor is introduced through the precursor inlet GT, the precursor channel GC is evenly distributed in the longitudinal direction of the
전극(423)은 자극(413a,413b)의 사이 공간, 즉 폐 루프 공간의 하부에 구비된다. 전극(423)에는 전원(V)이 연결되며, 전원(V)은 AC 또는 DC의 고전압이다.The
전극(423)에 고전압이 인가되면, 전극(423)에는 열이 발생한다. 따라서, 열을 식히기 위해, 전극(423) 내에는 전극을 가공하여 만든 냉각 튜브(CT)를 구비할 수 있다. 냉각 튜브(CT)는 전기 전도율 및 열 전도율이 우수한 금속으로 만들어지며, 냉각 튜브(CT)에는 냉각수가 흐른다.
When a high voltage is applied to the
절연 고정부(431)는 자기장부의 내부면과 전극(423)의 외부면 사이에 충진되어, 전극(423)을 자기장부의 내부에 고정한다. 이때, 절연 고정부(431)는 적어도 중앙 자극(413a)과 외측 자극(413b)의 사이 공간에는 충진되지 않는다. 또한, 자극(413a,413b)과 전극(423)이 대향하는 부분의 공간 일부에도 절연 고정부(431)가 충진되지 않는데, 이는 자기장부와 전극(423)으로 폐 루프를 형성하기 위함이다. 자기장부의 내면과 전극(423)의 외면 사이에 절연 고정부(431)를 충진할 때, 모든 공간에 충진할 수도 있고, 전극(423)과 자기장부의 고정에 영향을 미치지 않는 범위에서 일부 공간에만 충진할 수도 있다.The insulating fixing
절연 고정부(431)는 세라믹, 마이카(mica), 스테아타이트, 석영 유리, 소다 유리,납 유리, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 폴리스티렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 천연 고무, 에보나이트, 부틸 고무, 클로로프렌 고무, 실리콘 고무, 에폭시 수지 니스포르말수지 니스, 불소 수지, 테플론 수지, 피크(PEEK)와 같은 엔지니어링 플라스틱 등으로 구성할 수 있다.
The insulating fixing
절연 고정부(431)는 자극(413a,413b) 방향의 단부면에 함몰부를 구비할 수 있다. 함몰부는 삼각형, 사각형, 원형, 다각형 등으로 다양하게 형성할 수 있다. 함몰부는 자극(413a,413b)과 전극(423) 사이에 위치하며, 표면 길이를 길게 하면서 일부분에 오염 방지 기능을 추가할 경우 단락을 효과적으로 방지할 수 있다. 플라즈마 이온 자체, 또는 플라즈마 전자 등에 의해 이온 소스나 공정 챔버 내의 부속 장비들이 식각되면서 생성되는 식각 오염물이 절연 고정부(431)의 단부면에 증착되면, 이들 오염 증착물로 인해 자극(413a,413b)과 전극(423)이 단락될 수 있다. 이러한 단락은 플라즈마 이온이나 식각 오염물이 함몰부 내부면 전체에 증착되어야 하는데, 증착의 특성상 함몰부 내에 플라즈마 이온이나 식각 오염물이 증착되기는 쉽지 않다. 그 결과, 절연 고정부(431)의 함몰부는 자극(413a,413b)과 전극(423)의 단락을 방지하는 효과적 수단이 될 수 있다. 나아가, 함몰부의 폭이나 깊이를 조절하면, 자극(413a,413b)과 전극(423)의 단락 방지 효과를 높일 수 있다.
The insulating fixing
절연 고정부(431)의 함몰부는 그 가장자리에서 함몰부의 중심으로 돌출되는 돌출부를 더 형성할 수 있는데, 이 경우 플라즈마 이온이나 식각 오염물이 증착되는 것을 더 어렵게 만들 수 있다.
The recessed portion of the insulating fixing
또한, 함몰부의 개방구를 일부 폐쇄하는 커버를 더 구비할 수 있다. 커버를 더 구비하면, 커버의 하부면에는 플라즈마 이온이나 식각 오염물이 증착되기가 거의 불가능하기 때문에, 자극(413a,413b)과 전극(423)의 단락을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.
In addition, a cover for partially closing the opening of the depression may be further provided. If the cover is further provided, plasma ions or etch contaminants are almost impossible to be deposited on the lower surface of the cover, so that the short circuit between the
도 2a,2b는 가요성 피처리물 증착 장치의 다른 실시예들을 보여주고 있다.2A and 2B show other embodiments of a flexible workpiece deposition apparatus.
도 2a는 2개의 이온 소스를 구비하는 증착 장치로서, 폴리머 필름(250)에 종류가 다른 2개의 박막을 증착하는 경우, 또는 하나의 박막을 2개 층으로 증착하는 경우에 이용할 수 있다. 예를들어, 폴리머 필름(250)에 고굴절 산화막과 저굴절 산화막을 교대로 증착하는 경우에 사용할 수 있는데, 여기서 고굴절 산화막으로는 Nb2O5, Ta2O3, TiO2 등이 있고, 저굴절 산화막은 SiO2 가 있다.
2A is a deposition apparatus having two ion sources, and may be used when two thin films of different types are deposited on the
도 2b는 3개 이상의 이온 소스를 구비하는 증착 장치로서, 폴리머 필름(250)에 종류가 다른 2개의 박막을 여러 쌍으로 증착하는 경우, 또는 하나의 박막을 3개 이상의 층으로 증착하는 경우에 사용할 수 있다. 예를들어, 고굴절 산화막인 Nb2O5, Ta2O3, TiO2 중에서 하나와 저굴절 산화막인 SiO2 를 쌍으로 하여 교대로 적층하는 경우가 여기에 해당할 수 있다.
2B is a deposition apparatus having three or more ion sources, which can be used when two thin films of different kinds are deposited in pairs on the
이와 같이, 다수의 이온 소스를 갖는 증착 장치는 폴리머 필름(250)에 증착되는 증착물의 종류가 여럿이거나, 서로 다른 적층물을 순서에 따라 적층할 때 이용할 수 있으며, 나아가 한 종류의 증착물이라도 증착물의 두께를 두껍게 할 경우에도 이용할 수 있다.
As described above, a deposition apparatus having a plurality of ion sources may be used when multiple types of deposits are deposited on the
도 3은 가요성 피처리물 증착 장치에 사용되는 다중 루프 이온 소스를 예시하고 있다.3 illustrates a multi-loop ion source used in a flexible workpiece deposition apparatus.
가요성 피처리물 증착 장치의 이온 소스는 플라즈마 전자의 가속 폐 루프를 다중으로 구성할 수도 있는데, 도 3에 도시한 바와 같이, 전자기장부는 자석부(611a,611b), 자극부(613a~613c), 자심부(615) 등으로 구성되며, 내부에 2개의 원형 또는 타원형 루프 공간을 형성한다. 전자기장부가 형성하는 루프 공간은 자극부(613a~613c) 방향으로 개방되고, 자심부(615) 방향으로는 폐쇄 또는 개방된다.The ion source of the apparatus for depositing a flexible object may be configured with multiple accelerated closed loops of plasma electrons. As shown in FIG. 3, the electromagnetic field portion includes
자석부(611a,611b)는 자극부(613a,613b)의 하단에 각각 배치되고, 영구자석 또는 전자석으로 구성된다. 예를 들어, 중앙 자석부(611a)의 상단을 N극, 하단을 S극으로 구성하여, 자기장이 자극부와 자심부에 의해 폐회로가 형성되게 한다. The
도 3의 경우, 형성되는 다중 루프 수와 자석 배열 수의 관계는 "자석 배열 수 = (2 × 루프 수) - 1"로 나타낼 수 있다. 여기서, 자석 배열 수와 루프 수는 1, 2, 3, .... 의 자연수이다.In the case of FIG. 3, the relationship between the number of multi-loops formed and the number of magnet arrays may be expressed as "number of magnet arrays = (2 × number of loops)-1". Here, the number of magnet arrays and the number of loops are natural numbers of 1, 2, 3, ....
자극부(613a~613c)는 기판 방향으로 소정 간격 이격되어 배치된다. 자극부(613a~613c)는 루프를 사이에 두고 N극과 S극이 교대로 배치된다. 예를들어, 중앙의 자극부(613a)를 N극으로 하면, 인접 자극부(613b)는 S극, 그리고 가장자리 자극부(613c)는 자심부(615)에 의해 N극으로 된다. 이 경우, 중앙 자극부(613a)의 하단은 자석부(611a)의 상단 N극에 결합되고, 인접 자극부(613b)의 하단은 자석부(611b)의 상단 S극에 각각 결합된다.
The
자심부(615)는 전체 자석부(611a,611b)의 하단과 가장자리 자극부(613c)를 연결하여 전체 자기장의 통로가 되게 하며, 이로 인해 가장자리 자극부(613c)가 S극을 띄게 된다.
The
전극(623a,623b)은 자극부(613a~613c) 사이의 루프 공간의 하부에 구비된다. 전극(623a,623b)에는 전원(V11,V12)이 공급되고, 전원(V11,V12)은 동일 전압 또는 다른 전압일 수 있다.
The
절연 고정부(633a,633b)는 자기장부의 내부면과 전극(623a,623b)의 외부면 사이에 충진되어, 전극(623a,623b)을 자기장부의 내부에 고정한다. 이하, 절연 고정부(633a,633b)에 대한 자세한 설명은 도1a의 절연 고정부(431)의 설명으로 갈음한다.
The insulating
이상 본 발명을 여러 실시예에 기초하여 설명하였으나, 이는 본 발명을 예증하기 위한 것이다. 통상의 기술자라면, 위 실시예에 기초하여 본 발명의 기술사상을 다양하게 변형하거나 수정할 수 있을 것이다. 그러나, 그러한 변형이나 수정은 아래의 특허청구범위에 포함되는 것으로 해석될 수 있다.
The present invention has been described above based on various embodiments, but this is for illustrating the present invention. Those skilled in the art will be able to variously modify or modify the technical idea of the present invention based on the above embodiment. However, such variations or modifications can be interpreted as being included in the claims below.
100 : 공정 챔버 110 : 진공 펌프
210 : 송출 롤 220 : 권취 롤
230a,230b : 가이드 롤 250 : 폴리머 필름
300 : 드럼 400, 401~450 : 이온 소스
500 : 원료 공급부 510 : 원료 용기
520 : 기화부 530 : MFC
100: process chamber 110: vacuum pump
210: delivery roll 220: winding roll
230a, 230b: guide roll 250: polymer film
300:
500: raw material supply unit 510: raw material container
520: vaporization unit 530: MFC
Claims (11)
공정 챔버;
상기 공정 챔버 내에 구비되고, 회전하면서 가요성 피처리물을 일정 방향으로 이동시키는 드럼;
상기 공정 챔버 내에 상기 드럼과 대향하여 구비되고 상기 가요성 피처리물의 일면에 소정 적층물을 적층하는 이온 소스; 및
상기 이온 소스에 상기 적층물의 전구체를 공급하는 원료 공급부를 포함하고,
상기 이온 소스는, 상기 가요성 피처리물을 향하는 일측은 개방되고 타측은 폐쇄되며, 상기 개방 일측에는 다수의 자극이 교대로 이격 배치되고, 상기 폐쇄 타측은 자심으로 연결되어, 상기 개방 일측에서 플라즈마 전자의 가속 폐 루프를 형성하는 자기장부; 상기 자기장부의 상기 가속 폐 루프의 하부에 상기 자기장부와 이격 배치되는 전극; 그리고 적어도 상기 가속 폐 루프의 공간을 제외한 상기 자기장부의 내부면과 상기 전극의 외부면 사이에 충진되어, 상기 전극을 상기 자기장부에 내장 고정하고 상기 개방 일측을 향하는 단부면에 함몰부를 갖는 절연 고정부를 포함하여, 상기 전구체로부터 상기 적층물용 플라즈마 이온을 생성하여 상기 가요성 피처리물로 공급하는, 가요성 피처리물 증착 장치.In the deposition apparatus,
Process chamber;
A drum that is provided in the process chamber and moves the flexible object in a predetermined direction while rotating;
An ion source provided opposite to the drum in the process chamber and stacking a predetermined stack on one surface of the flexible object; And
It includes a raw material supply for supplying the precursor of the laminate to the ion source,
In the ion source, one side facing the flexible object is opened, the other side is closed, a plurality of magnetic poles are alternately arranged on the open side, and the other side of the closed is magnetically connected, and the plasma is on the open side. A magnetic field portion forming an electron accelerated closed loop; An electrode spaced apart from the magnetic field portion under the accelerated closed loop of the magnetic field portion; And at least the filling between the inner surface of the magnetic field portion and the outer surface of the electrode, except for the space of the closed loop, the electrode is embedded in the magnetic field portion and fixed with an indentation on the end face toward the open side An apparatus for depositing a flexible object, including a government, generating plasma ions for the laminate from the precursor and supplying the plasma ion for the laminate to the flexible object.
가장자리에서 중심으로 돌출되는 돌출부를 갖는, 가요성 피처리물 증착 장치.The method of claim 1, wherein the depression is
A flexible workpiece deposition apparatus having a protrusion projecting from the edge to the center.
상기 전구체가 유입하는 전구체 유입구;
상기 전구체 유입구에 연통되고, 상기 자극의 내부에 길이 방향을 따라 형성되는 전구체 채널;
상기 전구체 채널에 연통되고, 상기 가속 폐 루프의 방향으로 연통되는 전구체 확산 슬릿을 포함하는, 가요성 피처리물 증착 장치.The method of claim 1, wherein the stimulation of the ion source
A precursor inlet through which the precursor flows;
A precursor channel communicating with the precursor inlet and formed along the longitudinal direction inside the stimulus;
And a precursor diffusion slit in communication with the precursor channel and in the direction of the accelerated closed loop.
액체 원료를 보관하는 원료 용기;
상기 원료 용기를 가열 또는 초음파 진동을 적용하여, 상기 액체 원료로부터 전구체를 형성하는 기화부;
상기 이온 소스로 공급하는 상기 전구체의 양을 조절하는 MFC(Mass Flow Controller)를 포함하는, 가요성 피처리물 증착 장치.The method of claim 1, wherein the raw material supply unit
A raw material container for storing liquid raw materials;
A vaporization unit to form a precursor from the liquid raw material by applying heating or ultrasonic vibration to the raw material container;
And a mass flow controller (MFC) for controlling the amount of the precursor supplied to the ion source.
상기 가요성 피처리물은 폴리머 필름이고,
상기 적층물은 TiO2 , SiO2 ,또는 Al2O3 이고, 그리고
상기 액체 원료는 TiCl4 , TMDSO(tetramethyldisiloxane), 또는 TMAL(trimthylaluminum)인, 가요성 피처리물 증착 장치.The method of claim 5,
The flexible workpiece is a polymer film,
The laminate is TiO 2 , SiO 2 , or Al 2 O 3 , and
The liquid raw material is TiCl 4 , TMDSO (tetramethyldisiloxane), or TMAL (trimthylaluminum), flexible workpiece deposition apparatus.
가스 원료를 보관하는 원료 용기;
상기 이온 소스로 공급하는 상기 가스 원료의 양을 조절하는 MFC(Mass Flow Controller)를 포함하는, 가요성 피처리물 증착 장치.The method of claim 1, wherein the raw material supply unit
A raw material container for storing gas raw materials;
And a mass flow controller (MFC) for controlling the amount of the gas raw material supplied to the ion source.
상기 가요성 피처리물은 폴리머 필름이고,
상기 적층물은 DLC(diamond like carbon)이고, 그리고
상기 가스 원료는 메탄 가스인, 가요성 피처리물 증착 장치.The method of claim 7,
The flexible workpiece is a polymer film,
The laminate is diamond like carbon (DLC), and
The gas raw material is methane gas, flexible apparatus to be deposited.
상기 가요성 피처리물은 폴리머 필름이고,
상기 적층물은 Nb2O5, Ta2O3, TiO2 중 하나와 SiO2 를 쌍으로 하는, 가요성 피처리물 증착 장치.According to claim 1,
The flexible workpiece is a polymer film,
The laminate is a pair of one of Nb 2 O 5 , Ta 2 O 3 , TiO 2 and SiO 2 , a flexible apparatus for depositing a workpiece.
상기 플라즈마 전자의 가속 폐 루프를 다중으로 형성하는, 가요성 피처리물 증착 장치.The method of claim 1, wherein the ion source
A flexible apparatus for depositing a workpiece to be formed by multiple forming the accelerated closed loop of the plasma electrons.
상기 적층물의 두께, 종류, 적층 순서에 따라 다수가 구비되는, 가요성 피처리물 증착 장치.The ion source according to claim 1 or 10,
A flexible object to be deposited apparatus provided with a plurality according to the thickness, type, and stacking order of the laminate.
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