KR102174708B1 - 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 원자층 증착 장치는 챔버 내에 파우더를 적재할 수 있도록 구성된 메쉬 구조체; 상기 메쉬 구조체의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 하방에서 상방으로 공급하여 상기 파우더에 제공하도록 상기 챔버의 하방에 배치된 샤워헤드; 및 상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 외부로 배기시키도록 상기 챔버의 상방에 배치된 배기부; 를 포함한다.

Description

파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치{Apparatus of plasma atomic layer depositing on powder}
본 발명은 원자층 증착 장치 및 증착 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 플라즈마를 이용하여 파우더 상에 코팅막을 형성할 수 있는 파우더용 원자층 증착 장치 및 증착 방법에 관한 것이다.
파우더 상에 막을 형성하기 위해 다양한 방법들이 시도되고 있다. 예를 들어, 파우더 상에 도금 공정으로 도금막을 형성하는 방법이 가능하다. 하지만, 도금 공정은 작업조건의 유해성과 환경오염을 수반하며, 파우더의 재질에 따라 형성될 수 있는 도금막이 제한적이다. 또한, 파우더 상에 화학적 기상 증착 공정으로 코팅막을 형성하는 방법이 가능하지만, 파우더의 표면에 균일한 코팅막을 형성하는 것이 어렵고 산화막이나 질화막의 코팅막을 형성하기 위해서 높은 온도가 요구되는 문제점이 있다.
1. 공개특허공보 10-2014-0107843 (2014년09월05일)
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 높은 생산성과 낮은 공정온도로 파우더의 표면에 균일한 코팅막을 형성할 수 있는 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치 및 증착 방법을 제공함에 있다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 관점에 의한 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치를 제공한다. 상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치는 챔버 내에 파우더를 적재할 수 있도록 구성된 메쉬 구조체; 상기 메쉬 구조체의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 하방에서 상방으로 공급하여 상기 파우더에 제공하도록 상기 챔버의 하방에 배치된 샤워헤드; 및 상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 외부로 배기시키도록 상기 챔버의 상방에 배치된 배기부; 를 포함한다.
상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치에서, 상기 메쉬 구조체는 상기 파우더와 상기 샤워헤드가 직접 접촉하지 않도록 메쉬의 크기가 구성되며, 상기 플라즈마화된 반응가스를 형성하기 위한 플라즈마는 상기 메쉬와 상기 샤워헤드 사이의 공간에서 발생되며, 상기 샤워헤드는 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전극일 수 있다.
상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치는, 상기 메쉬 구조체와 상기 샤워헤드 사이에 개재되되, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스가 하방에서 상방으로 통과되도록 관통홀을 포함하며, 상기 플라즈마를 형성하는 과정에서 접지 역할을 하는, 접지 구조체;를 더 포함할 수 있다.
상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치에서, 상기 메쉬 구조체는 상기 파우더와 상기 샤워헤드가 직접 접촉하지 않도록 메쉬의 크기가 구성되며, 상기 플라즈마화된 반응가스를 형성하기 위한 플라즈마는 상기 접지 구조체와 상기 샤워헤드 사이의 공간에서 발생되며, 상기 샤워헤드는 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전극일 수 있다.
상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치에서, 상기 플라즈마는 CCP 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma)일 수 있다.
상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치에서, 상기 챔버는 외부 반응기 및 상기 외부 반응기의 내측에 장착 및 탈착이 가능하며 상기 파우더를 적재할 수 있는 내부 반응기를 포함할 수 있다.
상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치에서, 상기 메쉬 구조체 및 상기 샤워헤드는 상기 외부 반응기 내측에 위치하되 상기 내부 반응기의 하방에 배치될 수 있다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 다른 관점에 의한 파우더용 플라즈마 원자층 증착 방법을 제공한다. 상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 방법은 챔버 내 메쉬 구조체 상에 파우더를 적재하는 단계; 및 상기 메쉬 구조체의 하방에서 상방으로 원료가스를 제공하여 상기 파우더에 상기 원료가스의 적어도 일부를 흡착시키는 흡착단계, 상기 메쉬 구조체의 하방에서 상방으로 퍼지가스를 제공하는 제 1 퍼지단계, 상기 메쉬 구조체의 하방에서 상방으로 상기 파우더에 플라즈마화된 반응가스를 제공하여 상기 파우더의 표면에 단위증착막을 형성하는 반응단계 및 상기 메쉬 구조체의 하방에서 상방으로 퍼지가스를 제공하는 제 2 퍼지단계를 구비하는 단위사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 단계;를 포함한다.
상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 방법은, 상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 외부로 배기시키는 단계를 더 포함하되, 상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스가 상기 챔버에서 배기되는 위치는 상기 파우더가 적재되는 위치 보다 더 높을 수 있다.
상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 방법에서, 상기 흡착단계, 상기 제 1 퍼지단계, 상기 반응단계 및 상기 제 2 퍼지단계는 상기 파우더의 적어도 일부가 상기 메쉬 구조체 상에 부유하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 파우더용 플라즈마 원자층 증착 방법에서, 상기 챔버는 외부 반응기 및 상기 외부 반응기의 내측에 장착 및 탈착이 가능하며 상기 메쉬 구조체가 하단에 배치되어 상기 파우더를 적재할 수 있는 내부 반응기를 포함하되, 상기 챔버 내 메쉬 구조체 상에 파우더를 적재하는 단계는 상기 내부 반응기에 파우더를 장입한 후 상기 내부 반응기를 상기 외부 반응기의 내측에 장착하는 단계를 포함하며, 단위사이클을 적어도 1회 이상 수행하는 단계 후에 상기 외부 반응기의 내측에 장착된 상기 내부 반응기를 외부로 탈착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 높은 생산성과 낮은 공정온도로 파우더의 표면에 균일한 코팅막을 형성할 수 있는 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치 및 증착 방법을 구현할 수 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치를 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 2는 도 1에 도시된 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치에서 샤워헤드와 전원 및 접지부를 확대하여 도해한 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치를 이용한 증착 방법을 도해하는 순서도이다.
도 4는 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치를 개요적으로 도해하는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 적어도 일부의 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 도면에서 동일한 부호는 동일한 요소를 지칭한다.
본 발명의 실시예들에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치 및 이를 이용한 증착 방법에 의하면, 파우더 반응기에 플라즈마 발생 장치 구성을 제공함으로써 종래의 서멀(thermal) 방식의 원자층 증착 장치에서 수행할 수 없거나 높은 온도 조건을 요구하는 산화막이나 질화막 금속 등의 물질을 파우더의 표면에 증착하는 것이 가능하게 된다.
처리하고자 하는 대상물이 파우더인 경우, 파우더 반응기 내부에 플라즈마 발생 장치를 구성하기가 일반적으로 용이하지 않고, 원거리 플라즈마 및 유도 결합 플라즈마(Inductively Coupled Plasma, ICP) 타입의 플라즈마 발생 장치를 구성할 경우 여러가지 문제점들을 가지고 있다.
원거리 플라즈마(리포트 플라즈마) 구성 시에는 파우더 처리 장치에 별도의 플라즈마 발생 장치를 구성하고 배관을 통하여 공급해야 하는데, 플라즈마 발생 관점에서 별도로 불활성 가스로 선행적으로 플라즈마를 활성화시키고, 이차적으로 반응가스를 공급하여 반응가스를 플라즈마로 활성화시켜야 하기 때문에 플라즈마 활성화 단계에 따른 별도의 공정시간이 추가되는 문제가 있을 수 있고, 원거리 플라즈마의 특성상 활성종의 짧은 라이프 타임에 따른 활성종의 공급량을 늘리기 위해 많은 양의 가스를 공급해야만 충분한 반응이 이루어질 수 있다, 그러나, 원거리 플라즈마 발생 장치와 파우더 반응기에 연결된 배관 및 많은 양의 가스는 원자층 증착진행 시 퍼지시간 증가와 불균일한 파우더 분산을 유발할 수 있다.
다음으로, 파우더 반응기 외부에 코일 형태의 유도 결합 플라즈마를 설치시 플라즈마 발생을 위해 요구되는 압력범위인 수 내지 수십 mTorr이하의 낮은 압력에서 플라즈마를 발생해야 하는데, 원자층 증착 수행시 공급되는 가스량에 따른 압력은 수백 mTorr 내지 수 Torr이기 때문에 플라즈마 발생이 용이하지 않고, 반응기 내부에 장입된 파우더 하부까지 플라즈마가 직접적으로 노출되지 않기 때문에, 각 파우더 입자의 불균일한 증착 문제를 발생시킬 수 있다.
다음으로 파우더 반응기 내부에 용량 결합형 플라즈마(CCP) 발생 장치를 상부에 구성하게 되면 금속 재질의 파우더 처리시 금속 파우더가 전극에 직접적으로 부착되거나, 반응기 외벽의 접지부와 연결될 시 플라즈마가 발생이 안되는 문제가 발생할 수 있고, 마이크로 아킹 및 불균일한 플라즈마가 발생될 수 있다. 또한 상부에서 플라즈마를 발생하게 되면 반응기 내부에 장입된 파우더 하부까지 플라즈마가 직접적으로 노출되지 않기 때문에, 각 파우더 입자의 불균일한 증착 문제를 발생시킬 수 있다. 본 발명은 위의 문제점을 극복하기 위하여 반응기 하부에 용량 결합형 플라즈마 발생장치를 구성한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치를 개요적으로 도해하는 도면이고, 도 2는 도 1에 도시된 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치에서 샤워헤드와 전원 및 접지부를 확대하여 도해한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치(100)는 챔버(110, 140) 내에 파우더(150)를 적재할 수 있도록 구성된 메쉬 구조체(130); 메쉬 구조체(130)의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 하방에서 상방으로 공급하여 파우더(150)에 제공하도록 챔버(110, 140)의 하방에 배치된 샤워헤드(134); 및 상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 외부로 배기시키도록 챔버(110, 140)의 상방에 배치된 배기부(120); 를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치(100)는 메쉬 구조체(130)와 샤워헤드(134) 사이에 개재되되, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스가 하방에서 상방으로 통과되도록 관통홀을 포함하며, 상기 플라즈마(P)를 형성하는 과정에서 접지 역할을 하는, 접지 구조체(136);를 더 포함할 수 있다. 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스가 하방에서 상방으로 통과되도록 관통홀을 포함하며, 상기 플라즈마(P)를 형성하는 과정에서 접지 역할을 한다는 의미에서, 접지 구조체(136)는 접지 샤워헤드로 이해될 수도 있다.
메쉬 구조체(130)는 파우더(150)와 샤워헤드(134)가 직접 접촉하지 않도록 메쉬의 크기가 구성되며, 상기 플라즈마화된 반응가스를 형성하기 위한 플라즈마(P)는 접지 구조체(136)와 샤워헤드(134) 사이의 공간에서 발생되며, 샤워헤드(134)는 상기 플라즈마(P)를 형성하기 위한 전극의 역할도 할 수 있다. 상기 플라즈마(P)는 CCP 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma)일 수 있다.
접지 샤워헤드로 이해되는 접지 구조체(136)를 구비한 플라즈마 발생 장치에 의해 발생한 플라즈마(P)는 일종의 리모트 플라즈마로 이해될 수도 있다. 상기 파우더용 원자층 증착장치에서 플라즈마 장치는 라디칼, 이온, 전자등의 플라즈마화된 반응가스가 리모트 형태로 파우더에 공급될 수 있고, 접지 샤워헤드 홀을 통해 플라즈마가 직접적으로 공급될 수 있다.
샤워헤드(134)와 챔버(110, 140) 사이에는 전기적 절연부재(135)가 개재되어 배치된다.
한편, 챔버(110, 140)는 외부 반응기(110) 및 외부 반응기(110)의 내측에 장착 및 탈착이 가능하며 파우더(150)를 적재할 수 있는 내부 반응기(140)를 포함할 수 있다. 메쉬 구조체(130) 및 샤워헤드(134)는 외부 반응기(110) 내측에 위치하되 내부 반응기(140)의 하방에 배치될 수 있다. 즉, 메쉬 구조체(130) 및 샤워헤드(134)는 내부 반응기(140)의 하단 보다 더 낮은 레벨(level)에 위치할 수 있다. 원료가스 및 플라즈마화 될수 있는 가스는 외부 반응기(110)의 공급포트(170)를 통해 외부 반응기(110) 하부에 설치된 플라즈마를 발생시킬수 있는 샤워헤드를 통해 공급될 수 있다.
플라즈마를 발생시킬수 있는 방법은 DC방식 및 RF방식을 모두 포함하고, 교류 플라즈마를 발생시킬수 있는 주파수는 수kHz ~ 수GHz로 저주파 및 고주파 방식 모두 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치를 이용한 증착 방법을 도해하는 순서도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치(100)를 이용한 증착 방법은 파우더용 플라즈마 원자층 증착 방법으로서, 챔버(110, 140) 내 메쉬 구조체(130) 상에 파우더(150)를 적재하는 단계(S100); 및 메쉬 구조체(130)의 하방에서 상방으로 원료가스를 제공하여 파우더(150)에 상기 원료가스의 적어도 일부를 흡착시키는 흡착단계(S210), 메쉬 구조체(130)의 하방에서 상방으로 퍼지가스를 제공하는 제 1 퍼지단계(S220), 메쉬 구조체(130)의 하방에서 상방으로 파우더(150)에 플라즈마화된 반응가스를 제공하여 파우더(150)의 표면에 단위증착막을 형성하는 반응단계(S230) 및 메쉬 구조체(130)의 하방에서 상방으로 퍼지가스를 제공하는 제 2 퍼지단계(S240)를 구비하는 단위사이클(S200)을 적어도 1회 이상 수행하는 단계;를 포함한다.
상기 흡착단계(S210), 상기 제 1 퍼지단계(S220), 상기 반응단계(S230) 및 상기 제 2 퍼지단계(S240)는 파우더(150)의 적어도 일부가 메쉬 구조체(130) 상에 부유(floating)하는 단계를 포함할 수 있다.
상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스가 메쉬 구조체(130)의 하방에서 상방으로 흐르도록 설정됨으로써, 파우더(150)는 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스의 흐름에 의한 상방향의 힘을 받는다.
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치(100)를 이용한 증착 방법은 상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 외부로 배기시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스가 챔버(110, 140)에서 배기되는 위치는 파우더(150)가 적재되는 위치 보다 더 높게 설정됨으로써, 파우더(150)는 챔버(110, 140)의 상방에 배치한 배기부(120)의 압력에 의한 상방향의 힘을 받을 수 있다.
결국, 파우더(150)는 중력에 의하여 하방향의 힘(F1)을 받으며, 동시에, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스의 흐름에 의한 상방향의 힘(F2)과 챔버(110, 140)의 상방에 배치한 배기부(120)의 압력에 의한 상방향의 힘(F3)을 받는다. 따라서, F1, F2 및 F3의 크기를 각각 적절하게 조절함으로써 자중을 가지는 파우더(150)는 적절한 비율로 메쉬 구조체(130) 상에 부유 및 침강을 반복할 수 있다. 이러한 결과로, 단위사이클(S200)이 적어도 1회 이상 반복되면서 증착되는 동안 메쉬 구조체(130) 상의 파우더(150)는 골고루 교반되면서 파우더(150)의 표면에 증착되는 코팅막의 균일도가 개선될 수 있다.
만약, 메쉬 구조체(130) 상의 파우더(150) 교반이 원활하게 이루어지지 않는다면, 메쉬 구조체(130)의 메쉬와 상대적으로 인접하여 위치하는 파우더는 원료가스와 반응가스에 대한 빈번한 노출로 파우더 표면에 형성되는 코팅막이 상대적으로 두꺼운 반면에 메쉬 구조체(130)의 메쉬와 상대적으로 멀리 이격되어 위치하는 파우더는 원료가스와 반응가스과 접촉하는 경우가 드물어 파우더 표면에 형성되는 코팅막이 상대적으로 얇게 되어 코팅막의 균일도가 불량하게 된다.
챔버(110, 140) 내 메쉬 구조체(130) 상에 파우더(150)를 적재하는 단계(S100)에서, 챔버(110, 140)는 외부 반응기(110) 및 외부 반응기(110)의 내측에 장착 및 탈착이 가능하며 파우더(150)를 적재할 수 있는 내부 반응기(140)를 포함할 수 있다.
이에 의하면, 챔버(110, 140) 내 메쉬 구조체(130) 상에 파우더(150)를 적재하는 단계(S100)는 내부 반응기(140)에 파우더(150)를 장입한 후 내부 반응기(140)를 외부 반응기(110)의 내측에 장착하는 단계를 포함할 수 있다. 메쉬 구조체(130)는 내부 반응기(140)와 결합된 상태로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치(100)를 이용한 증착 방법은 단위사이클(S200)을 적어도 1회 이상 수행하는 단계 후에 외부 반응기(110)의 내측에 장착된 내부 반응기(140)를 장치(100)의 외부로 탈착하는 단계를 더 포함할 수 있다.
한편, 도 1에 도시된 필터부(139)는 원자층 증착 공정으로 파우더 상에 코팅막을 증착하는 과정 중에 발생되는 문제점으로 배기단(120)으로 직접적인 파우더 유실과 그로 인한 배기단 막힘 문제로 인한 생산성 저하를 방지하기 위하여 제공된다.
도 4는 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치를 개요적으로 도해하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 변형된 일 실시예에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치(100)는 챔버(110, 140) 내에 파우더(150)를 적재할 수 있도록 구성된 메쉬 구조체(130); 메쉬 구조체(130)의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 하방에서 상방으로 공급하여 파우더(150)에 제공하도록 챔버(110, 140)의 하방에 배치된 샤워헤드(134); 및 상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 외부로 배기시키도록 챔버(110, 140)의 상방에 배치된 배기부(120); 를 포함한다.
메쉬 구조체(130)는 파우더(150)와 샤워헤드(134)가 직접 접촉하지 않도록 메쉬의 크기가 구성될 수 있다. 상기 플라즈마화된 반응가스를 형성하기 위한 플라즈마(P)는 메쉬 구조체(130)와 샤워헤드(134) 사이의 공간에서 발생되며, 샤워헤드(134)는 상기 플라즈마(P)를 형성하기 위한 전극의 역할을 담당할 수 있다. 도 4에 도시된 플라즈마(P)는 다이렉트 플라즈마로 이해될 수 있다.
도 4에 도시된 그 외의 다른 구성요소들에 대한 설명은 도 1에서 설명한 내용과 동일하므로 여기에서는 생략한다.
상술한 본 발명의 실시예들에 따른 파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치의 반응기는 반응기 하부에 샤워헤드 장치를 통해 원료가스 및 플라즈마화 될수 있는 반응가스가 공급되는 것을 특징으로 한다. 내부 반응기에 장입된 파우더의 플라즈마 처리는 반응기 하부에 설치된 플라즈마 발생 장치를 통해 활성화된 플라즈마가 파우더 입자의 하부로 공급되고, 나아가, 각각의 파우더 사이 사이로 공급되어 상부 배기부로 배기되는 구조를 특징으로 한다. 반응기 내부에 장착된 플라즈마 발생장치는 용량 결합형 플라즈마 구조를 포함한다. 플라즈마 발생 장치의 구성요소인 전극에 파우더가 직접적으로 노출되지 않도록 내부 반응기에 파우더가 장입될 수 있는 파우더 크기 보다 작은 메쉬망을 구비하는 메쉬 구조체를 도입한다. 플라즈마 발생을 위한 전기장 형성을 위한 전극과 접지역할을 할 수 있는 접지 샤워헤드의 구성 조합에 따라 다이렉트 플라즈마 및 리모트 플라즈마를 선택적으로 발생시킬 수 있다. 예컨데 접지 샤워헤드를 제거하게 되면 다이렉트 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 접지 샤워헤드를 포함하게 되면 리모트 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
파우더용 증착 장치에서 플라즈마를 발생시키기 위해서는 다이렉트 플라즈마 발생 장치를 내부에 구성하거나, 외부에서 리모트 플라즈마 장치를 통해 리모트 형태로 공급하는 것을 우선 상정할 수 있으나, 반응기 내부의 상부 또는 하부에 용량 겹합형 다이렉트 플라즈마를 구성하게 되면 전극에 파우더가 부착되고 이에 따라 불균일한 플라즈마가 발생한다. 또한 파우더 내부까지 원활한 반응가스의 공급이 어렵고, 파우더 유동에 따른 전기적 컨택이 변동되어 플라즈마 발생이 원활하지 않아 플라즈마 원자층 증착을 수행하기 어렵다.
또한 리모트 플라즈마 발생 장치를 외부에 장착하여 플라즈마를 발생하기 위해서는 별도로 활성가스와 불활성가스 공급단계를 거쳐 플라즈마를 발생시켜야 하고, 많은 양의 가스를 공급해야 하는데, 많은 양의 가스를 공급하게 되면, 반응기 내부에 장입된 파우더가 배기 방향으로의 유실될 수 있고, 공정 중에 압력 상승에 따른 균일한 증착특성 및 배기와 퍼지 시간이 길어지게 되어, 생산성이 감소되는 단점이 있을 수 있다.
상술한 본 실시예의 플라즈마 원자층 증착 장치는 반응기 내부에 장입된 파우더의 하부에 용량 결합형 플라즈마 장치를 배치하여 플라즈마 발생시 전기적 쇼트 문제를 발생시키지 않고, 플라즈마화된 반응가스를 리모트 방식 및 다이렉트 방식으로 파우더 내부에 공급함으로써 짧은 플라즈마 발생시간 및 작은 양의 가스 공급을 통해 플라즈마 원자층 증착시간을 단축할 수 있고, 안정적인 플라즈마를 발생시킬 수 있고, 종래의 서멀 원자층 증착방식에서는 낮은 온도에서 수행할 수 없는 산화막, 질화막 또는 금속 물질을 쉽게 형성할 수 있고, 플라즈마 원자층 증착법에 따른 우수한 박막을 구현할 수 있으며, 반응가스에 대한 짧은 퍼지 시간으로 인해 증착 처리시간이 감소되어 높은 생산성을 얻을 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100 : 파우더용 원자층 증착 장치
110 : 외부반응기
120 : 배기부
130 : 메쉬 구조체
134 : 샤워헤드
136 : 접지 구조체
140 : 내부반응기
150 : 파우더

Claims (6)

  1. 챔버 내에 파우더를 적재할 수 있도록 구성된 메쉬 구조체;
    상기 메쉬 구조체의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 하방에서 상방으로 공급하여 상기 파우더에 제공하도록 상기 챔버의 하방에 배치된 샤워헤드; 및
    상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 외부로 배기시키도록 상기 챔버의 상방에 배치된 배기부; 를 포함하되,
    상기 메쉬 구조체는 상기 파우더와 상기 샤워헤드가 직접 접촉하지 않도록 메쉬의 크기가 구성되며, 상기 플라즈마화된 반응가스를 형성하기 위한 플라즈마는 상기 메쉬와 상기 샤워헤드 사이의 공간에서 발생되며, 상기 샤워헤드는 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전극의 역할을 하며,
    상기 챔버는 외부 반응기 및 상기 외부 반응기의 내측에 장착 및 탈착이 가능하며 상기 파우더를 적재할 수 있는 내부 반응기를 포함하며,
    상기 메쉬 구조체 및 상기 샤워헤드는 상기 외부 반응기 내측에 위치하되 상기 내부 반응기의 하방에 배치되는,
    파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 챔버 내에 파우더를 적재할 수 있도록 구성된 메쉬 구조체;
    상기 메쉬 구조체의 하방에 배치되되, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 하방에서 상방으로 공급하여 상기 파우더에 제공하도록 상기 챔버의 하방에 배치된 샤워헤드; 및
    상기 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스를 외부로 배기시키도록 상기 챔버의 상방에 배치된 배기부;
    상기 메쉬 구조체와 상기 샤워헤드 사이에 개재되되, 원료가스, 퍼지가스와 플라즈마화된 반응가스가 하방에서 상방으로 통과되도록 관통홀을 포함하며, 상기 플라즈마를 형성하는 과정에서 접지 역할을 하는, 접지 구조체;를 포함하되,
    상기 메쉬 구조체는 상기 파우더와 상기 샤워헤드가 직접 접촉하지 않도록 메쉬의 크기가 구성되며, 상기 플라즈마화된 반응가스를 형성하기 위한 플라즈마는 상기 접지 구조체와 상기 샤워헤드 사이의 공간에서 발생되며, 상기 샤워헤드는 상기 플라즈마를 형성하기 위한 전극의 역할을 하며,
    상기 챔버는 외부 반응기 및 상기 외부 반응기의 내측에 장착 및 탈착이 가능하며 상기 파우더를 적재할 수 있는 내부 반응기를 포함하며,
    상기 메쉬 구조체, 상기 접지 구조체 및 상기 샤워헤드는 상기 외부 반응기 내측에 위치하되 상기 내부 반응기의 하방에 배치되는,
    파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치.
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서,
    상기 플라즈마는 CCP 플라즈마(Capacitively Coupled Plasma)인 것을 특징으로 하는,
    파우더용 플라즈마 원자층 증착 장치.
  6. 삭제
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