KR102180291B1 - Head for high efficient atomic layer deposition and atomic layer deposition using the same - Google Patents
Head for high efficient atomic layer deposition and atomic layer deposition using the same Download PDFInfo
- Publication number
- KR102180291B1 KR102180291B1 KR1020180087647A KR20180087647A KR102180291B1 KR 102180291 B1 KR102180291 B1 KR 102180291B1 KR 1020180087647 A KR1020180087647 A KR 1020180087647A KR 20180087647 A KR20180087647 A KR 20180087647A KR 102180291 B1 KR102180291 B1 KR 102180291B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- gas
- substrate
- head
- layer portion
- dispersion
- Prior art date
Links
Images
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
- C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
- C23C16/45544—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus
- C23C16/45548—Atomic layer deposition [ALD] characterized by the apparatus having arrangements for gas injection at different locations of the reactor for each ALD half-reaction
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45559—Diffusion of reactive gas to substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45565—Shower nozzles
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
- C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
- C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
- C23C16/45563—Gas nozzles
- C23C16/45574—Nozzles for more than one gas
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
본 발명은 전구체 및 증착가스를 균일하게 분사할 수 있는 헤드구조를 가진 균일분사로를 갖는 원자층 증착장치에 관한 것이다. 이를 위하여, 본 발명은 이송되는 기판 위에 원자층을 증착시키는 원자층 증착장치용 헤드에 있어서, 상기 헤드는, 가스가 주입되는 복수 개의 주입홀 및 가스가 배출되는 배출홀이 형성되는 탑레이어부; 상기 탑레이어부의 하부에 구비되어 상기 탑레이어부에서 분사된 가스가 기판의 이송방향을 따라 분산되도록 하는 미드레이어부; 상기 탑레이어부 및 미드레이어부 사이에 구비되며, 상기 탑레이어부에서 분사되는 가스의 방향을 바꾸어 균일하게 분산되도록 하는 탑미드분산레이어부; 상기 미드레이어부의 하부에 구비되어 가스가 기판의 폭방향으로 퍼지도록 하는 복수 개의 슬릿이 형성된 바텀레이어부를 포함하여 구성되는 원자층 증착장치용 헤드를 제공한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 연속적인 공정으로 종래보다 빠른 속도로 박막이 형성된 휘어지는 기판을 제조할 수 있으며, 기판의 폭방향으로 모든 가스가 균일하게 분사되어 고품질의 박막이 형성된 기판을 제조할 수 있다.The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus having a uniform spray path having a head structure capable of uniformly spraying a precursor and a deposition gas. To this end, the present invention provides a head for an atomic layer deposition apparatus for depositing an atomic layer on a substrate to be transferred, wherein the head includes: a top layer portion in which a plurality of injection holes into which gas is injected and a discharge hole through which gas is discharged are formed; A middle layer part provided under the top layer part to disperse the gas injected from the top layer part along the transfer direction of the substrate; A top mid dispersion layer portion provided between the top layer portion and the middle layer portion and configured to uniformly disperse the gas sprayed from the top layer portion; It provides a head for an atomic layer deposition apparatus comprising a bottom layer portion provided below the midlayer portion and having a plurality of slits for spreading gas in the width direction of the substrate.
Therefore, according to the present invention, it is possible to manufacture a curved substrate on which a thin film is formed at a faster rate than before through a continuous process, and all gases are uniformly sprayed in the width direction of the substrate to manufacture a substrate on which a high quality thin film is formed. .
Description
본 발명은 고효율 원자층 증착장치용 헤드 및 그것을 이용한 원자층 증착장치에 관한 것이며, 구체적으로 전구체 및 증착가스를 균일하게 분사할 수 있는 헤드구조를 가진 고효율 원자층 증착장치용 헤드에 관한 것이다.The present invention relates to a head for a high-efficiency atomic layer deposition apparatus and an atomic layer deposition apparatus using the same, and more particularly, to a head for a high-efficiency atomic layer deposition apparatus having a head structure capable of uniformly spraying a precursor and a deposition gas.
기판이나 웨이퍼에 박막을 증착시키는 방법으로 원자층 증착(ALD)방법이 있다. 원자층 증착방법은 반응원료를 각각 분리, 공급하여 반응가스 간 화학반응으로 형성된 입자를 기판이나 웨이퍼 표면에 증착하여 박막을 형성시키는 방법이다. 이러한 원자층 증착방법을 이용하면 미세한 박막두께 조절이 가능한 장점이 있다.As a method of depositing a thin film on a substrate or wafer, there is an atomic layer deposition (ALD) method. The atomic layer deposition method is a method of forming a thin film by separating and supplying reaction raw materials, and depositing particles formed by a chemical reaction between reaction gases on the surface of a substrate or wafer. Using such an atomic layer deposition method has the advantage of being able to finely control the thickness of the thin film.
원자층 증착을 위해서 휘어지는 기판을 롤투롤 방식으로 이송시키면서 헤드에 의해 순차적으로 전구체 및 증착가스를 분사시켜 연속적으로 기판 위에 증착시키는 방버이 연구되고 있다.For atomic layer deposition, a method in which a curved substrate is transferred in a roll-to-roll manner and a precursor and a deposition gas are sequentially sprayed by a head to be continuously deposited on the substrate is being studied.
도 1은 등록특허 제10-157844호에 의한 원자층 증착장치에 사용되는 헤드의 분해사시도를 나타낸다.1 is an exploded perspective view of a head used in an atomic layer deposition apparatus according to Patent Registration No. 10-157844.
상기 특허에 의한 원자층 증착장치용 헤드는 상부헤드부(110), 하부헤드부(120), 중간헤드부(130)의 3개층으로 구성된다. The head for the atomic layer deposition apparatus according to the patent is composed of three layers: an
상기 상부헤드부(110)는 기판진행방향의 수직방향(기판의 폭방향)으로 구회된 네개의 상부구획공간(111,112,113,114)이 형성되며 각각 다른 종류의 가스가 주입되거나 배출된다. 또한, 중간헤드부(130)는 상기 상부구획공간에 대응하는 중간구획공간(131,132,133,134)이 형성되며 각 중간구획공간에는 기판진행방향으로 복수 개의 슬릿이 형성된다.The
그리고, 하부헤드부(120)에는 기판진행방향으로 병렬적으로 배열된 복수 개의 슬릿이 형성되어 다른 종류의 가스가 분사되거나 배출된다.In addition, a plurality of slits arranged in parallel in the substrate advance direction are formed in the
이러한 구성의 헤드는 연속적으로 이송되는 기판 위에 반복적으로 전구체 및 반응가스를 주입하여 비교적 빠른 속도로 기판 위에 증착시킬 수 있는 장점이 있다. 하지만, 전구체 및 반응가스, 비활성가스 등이 기판의 폭방향으로 일정하게 분사되지 않아 균일한 품질의 박막을 얻기는 어려운 문제점이 있으며, 각 가스마다 분사되는 유속이나 유량이 달라 난류유동이 발생하여 배출가스가 원활히 배출되지 않는 문제점이 있다.The head of this configuration has the advantage of being able to deposit on a substrate at a relatively high speed by repeatedly injecting a precursor and a reaction gas onto a substrate that is continuously transferred. However, there is a problem that it is difficult to obtain a thin film of uniform quality because precursors, reaction gases, inert gases, etc. are not uniformly sprayed in the width direction of the substrate, and turbulent flow occurs due to different flow rates or flow rates injected for each gas. There is a problem that gas is not discharged smoothly.
본 발명은 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 빠른 속도로 균일한 박막을 형성시키기 위한 원자층 증착용 헤드를 제공하기 위한 것이다.The present invention is to solve the above problems, and to provide a head for atomic layer deposition for forming a uniform thin film at a high speed.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은, 이송되는 기판 위에 원자층을 증착시키는 원자층 증착장치용 헤드에 있어서, 상기 헤드는, 가스가 주입되는 복수 개의 주입홀 및 가스가 배출되는 배출홀이 형성되는 탑레이어부; 상기 탑레이어부의 하부에 구비되어 상기 탑레이어부에서 분사된 가스가 기판의 이송방향을 따라 분산되도록 하는 미드레이어부; 상기 미드레이어부의 하부에 구비되어 가스가 기판의 폭방향으로 퍼지도록 하는 복수 개의 슬릿이 형성된 바텀레이어부; 상기 미드레이어부 및 바텀레이어부의 사이에 구비되어 상기 가스를 기판 폭방향으로 균일하게 분사시키는 폭방향균일분사로가 형성된 미드바텀분산레이어부를 포함하여 구성되는 원자층 증착장치용 헤드를 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a head for an atomic layer deposition apparatus for depositing an atomic layer on a substrate to be transferred, wherein the head includes a plurality of injection holes through which gas is injected and a discharge hole through which gas is discharged. A top layer portion formed; A middle layer part provided under the top layer part to disperse the gas injected from the top layer part along the transfer direction of the substrate; A bottom layer portion provided below the midlayer portion and having a plurality of slits for spreading gas in the width direction of the substrate; It provides a head for an atomic layer deposition apparatus comprising a mid-bottom dispersion layer portion provided between the mid-layer portion and the bottom layer portion and having a widthwise uniform spray path for uniformly spraying the gas in the width direction of the substrate.
상기 폭방향균일분사로의 일단은 미드레이어부의 슬릿과 연통되고, 타단은 바텀레이어부로 향하도록 형성되며, 상기 폭방향균일분사로의 타단은 가스의 종류에 관계없이 폭방향으로 동일한 간격으로 형성되도록 상기 폭방향균일분사로는 절곡된 부분을 포함하는 것이 바람직하다.One end of the widthwise uniform injection path is formed to communicate with the slit of the midlayer part, the other end is formed to face the bottom layer, and the other end of the widthwise uniform injection path is formed at equal intervals in the width direction regardless of the type of gas. It is preferable that the widthwise uniform spraying includes a bent portion.
본 발명에 의하면, 또한, 기판을 이송시키는 이송부; 상기 기판 위에 원자층을 적층시키는 헤드부를 포함하며, 상기 헤드부는, 이송되는 기판 위에 원자층을 증착시키는 원자층 증착장치용 헤드에 있어서, 상기 헤드는, 가스가 주입되는 복수 개의 주입홀 및 가스가 배출되는 배출홀이 형성되는 탑레이어부; 상기 탑레이어부의 하부에 구비되어 상기 탑레이어부에서 분사된 가스가 기판의 이송방향을 따라 분산되도록 하는 미드레이어부; 상기 미드레이어부의 하부에 구비되어 가스가 기판의 폭방향으로 퍼지도록 하는 복수 개의 슬릿이 형성된 바텀레이어부; 상기 미드레이어부 및 바텀레이어부의 사이에 구비되어 상기 가스를 기판 폭방향으로 균일하게 분사시키는 폭방향균일분사로가 형성된 미드바텀분산레이어부를 포함하여 구성되는 원자층 증착장치를 제공한다.According to the present invention, further, a transfer unit for transferring the substrate; A head for an atomic layer deposition apparatus for depositing an atomic layer on a substrate to be transferred, wherein the head includes a head for depositing an atomic layer on the substrate, wherein the head includes a plurality of injection holes into which gas is injected and a gas A top layer portion in which discharge holes are formed; A middle layer part provided under the top layer part to disperse the gas injected from the top layer part along the transfer direction of the substrate; A bottom layer portion provided below the midlayer portion and having a plurality of slits for spreading gas in the width direction of the substrate; It provides an atomic layer deposition apparatus comprising a mid-bottom dispersion layer part provided between the mid-layer part and the bottom layer part and having a uniform widthwise spray path for uniformly spraying the gas in the width direction of the substrate.
본 발명에 의하면, 연속적인 공정으로 종래보다 빠른 속도로 박막이 형성된 휘어지는 기판을 제조할 수 있으며, 기판의 폭방향으로 모든 가스가 균일하게 분사되어 고품질의 박막이 형성된 기판을 제조할 수 있다.According to the present invention, it is possible to manufacture a curved substrate on which a thin film is formed at a faster rate than the conventional one by a continuous process, and all gases are uniformly sprayed in the width direction of the substrate to manufacture a substrate on which a high quality thin film is formed.
도 1은 종래기술에 의한 원자층 증착장치용 헤드의 구성을 나타내는 분해사시도;
도 2는 본 발명에 의한 헤드의 외관을 나타내는 사시도;
도 3은 도 2에서 탑레이어부의 구조를 나타내는 평면도;
도 4는 도 2에서 탑미드분산레이어부의 구조를 나타내는 평면도;
도 5a 내지 도 5d는 도 4에서 x방향의 단면도;
도 6 및 도 7은 미드레이어부의 구조를 나타내는 평면도;
도 8은 바텀레이어부의 구조를 나타내는 평면도;
도 9a 내지 도 9d는 미드바텀분산레이어부의 구조를 나타내는 기판의 폭방향 단면도;
도 10은 본 발명에 의한 원자층 증착장치의 구성을 나타내는 구성도;
도 11은 본 발명에 의한 헤드의 작동원리를 나타내는 설명도;
도 12는 본 발명에 의한 헤드를 이용한 분사 시뮬레이션 그래프를 나타내는 예시도;
도 13은 본 발명에 의한 헤드를 이용한 헤드 최하단 유속 그래프를 나타내는 예시도.1 is an exploded perspective view showing the configuration of a head for an atomic layer deposition apparatus according to the prior art;
Figure 2 is a perspective view showing the appearance of the head according to the present invention;
3 is a plan view showing the structure of a top layer in FIG. 2;
4 is a plan view showing the structure of a top mid dispersion layer in FIG. 2;
5A to 5D are cross-sectional views in the x direction in FIG. 4;
6 and 7 are plan views showing the structure of a midlayer unit;
8 is a plan view showing the structure of a bottom layer part;
9A to 9D are cross-sectional views in the width direction of the substrate showing the structure of the mid-bottom dispersion layer portion;
10 is a block diagram showing the configuration of an atomic layer deposition apparatus according to the present invention;
11 is an explanatory diagram showing the principle of operation of the head according to the present invention;
12 is an exemplary view showing an injection simulation graph using a head according to the present invention;
13 is an exemplary view showing a flow velocity graph at the bottom of the head using the head according to the present invention.
본 발명의 실시예의 구성 및 작용에 대하여 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.The configuration and operation of the embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2를 참조하면, 본 발명에 의한 원자층 증착장치용 헤드는 복수 개의 레이어부가 상하로 적층되어 구비된다. 즉, 본 발명에 의한 원자층 증착장치용 헤드는 탑레이어부(200), 미드레이어부(300), 바텀레이어부(400), 탑미드분산레이어부(500), 미드바텀분산레이어부(600)를 포함하여 구성된다.2, the head for an atomic layer deposition apparatus according to the present invention is provided by stacking a plurality of layer portions up and down. That is, the head for an atomic layer deposition apparatus according to the present invention includes a
도 3을 참조하면, 상기 탑레이어부(200)는 헤드의 최상부에 위치하며 외부의 가스관과 연결되는 복수 개의 주입홀(210,220,230) 및 배출홀(240)이 형성된다. 도 3에서 x축방향(위아래방향)은 기판이 이송되는 방향을 나타내고 y축방향(좌우방향)은 기판의 폭방향을 나타낸다. 예를 들어, 제1 주입홀(210)에는 전구체로서 TMA(TriMethyl Aluminum)가 주입되고, 제2 주입홀(220)에는 반응가스로서 H2O가 주입될 수 있으며, 제3 주입홀(230)에는 불활성가스로서 N2가 주입될 수 있다.Referring to FIG. 3, the
상기 주입홀은 가스가 헤드안쪽으로 주입되는 관통공으로 형성되며, 배출홀은 외부의 펌프 등에 의해 반응 후 남은 가스 또는 불활성가스 등을 헤드 외부로 배출시키기 위한 관통공으로 형성된다.The injection hole is formed as a through hole through which gas is injected into the head, and the discharge hole is formed as a through hole through which gas or inert gas remaining after reaction by an external pump or the like is discharged to the outside of the head.
본 발명에서 상기 주입홀 및 배출홀은 기판 진행방향(x축 방향)을 따라 일렬로 배열된다. 이와 같은 구조에 의하여 후술하는 바와 같이 더욱 균일한 가스분사가 가능해져 고품질의 박막이 형성될 수 있다.In the present invention, the injection holes and discharge holes are arranged in a row along the substrate traveling direction (x-axis direction). With such a structure, more uniform gas injection is possible, as described later, so that a high-quality thin film can be formed.
도 4를 참조하면, 상기 탑미드분산레이어부(500)에는 복수 개의 분산주입홀(510)이 형성된다. 또한, 상기 분산주입홀(510)은 기판의 폭방향(y축 방향)으로 배열된다.Referring to FIG. 4, a plurality of
상기 탑레이어부(200)의 주입홀을 통해 주입된 가스는 상기 탑미드분산레이어부(500)에서 기판의 폭방향으로 양갈래로 갈라져 분사된다. 즉, 상기 탑미드분산레이어부(500)에 형성된 분산주입홀은 탑레이어부의 주입홀 하나당 두 개씩 형성되며, 하나의 주입홀을 통해 주입된 가스는 두 갈래로 양분되어 동일한 유량 및 속도로 분산주입홀로 분사된다. 즉, 분산주입홀은 한 쌍으로 형성되며, 대칭적으로 형성되어 두 개의 분산주입홀을 통하는 가스의 유량 및 속도는 동일해진다.The gas injected through the injection hole of the
반대로, 한 쌍의 분산배출홀(530)을 통해 올라온 가스는 상부에 있는 배출홀(240)로 모아져 외부로 배출된다.Conversely, the gas raised through the pair of
도 5a 내지 도 5d는 도 4에서 각 주입가스별 기판진행방향인 x축 방향의 단면을 나타낸다. 5A to 5D show cross-sections in the x-axis direction, which is the substrate traveling direction for each injected gas in FIG. 4.
상기 도 5a 내지 도 5d에 의하면, 탑미드분산레이어부(500)는 탑레이어부(200)의 아래층에 위치하고, 상기 탑미드분산레이어부에 형성된 분산주입홀(510)의 하부에는 분산주입홀을 기준으로 두방향으로 갈라진 균일분사로(530)가 형성된다.5A to 5D, the top mid
도 5a를 참조하면, N2가스가 탑레이어부(200)를 통해 주입되면 상기 N2가스는 분산주입홀(510)로 이동되고, 상기 분산주입홀(510)의 하방으로 연장된 균일분사로(530)를 따라 가스의 양은 동일하게 양분되어 이동한다. 상기 한 쌍의 균일분사로는 동일한 단면적을 가지며, 수평방향으로 형성되는 것도 가능하나, 원활한 흐름을 유지하기 위해서 일정 각도 경사진 형태로 구비되는 것이 바람직하다. 이때, 상기 한쌍의 균일분사로는 아래방향으로 동일 각도로 경사지게 형성된다.Referring to FIG. 5A, when N 2 gas is injected through the
상기 탑미드분산레이어부(500)는 복수개의 층으로 구성될 수 있으며, 층이 많아질 수록 균일분사로의 개수가 배가되어 더욱 균일한 분사가 가능해 진다. 이러한 탑미드분산레이어부의 개수는 설계조건에 따라 적정 수로 구비될 수 있다.The top mid
도 6 및 도 7을 참조하면, 미드레이어부(300)는 다시 상부미드레이어부(310) 및 하부미드레이어부(350)로 구성된다.Referring to FIGS. 6 and 7, the
상기 상부미드레이어부(310)는 상기 탑미드분산레이어부(500)의 분산주입홀(510)에 대응하는 위치에 기판의 폭방향(Y방향)으로 각각 구획된 구획부(1 내지 16)가 형성되어 있으며, 각각의 구획부는 다시 기판의 이동방향(X방향)으로 정해진 위치에 복수 개의 슬롯이 형성된다. 따라서, 각 구획부에는 정해진 가스만 각 슬릿을 통해 균일하게 분사된다. 예를 들어, 1,8,9,16번 구획부에는 N2, 2,7,10,15번 구획부에는 TMA, 3,6,11,14번 구획부는 배출구, 4,5,12,13번 구획부에는 H2O가 분사된다.The
이때, 같은 종류의 가스는 X축상에서 동일한 위치에 슬릿이 형성되는 것이 바람직하다. 이렇게 되면 기판 이동방향을 따라 동일한 위치에서 동일한 가스가 고르게 분사될 수 있는 구조가 형성된다.At this time, it is preferable that the same type of gas has a slit formed at the same position on the X axis. In this case, a structure in which the same gas can be evenly sprayed at the same position along the substrate moving direction is formed.
상기 하부미드레이어부(350)는 상부미드레이어부(310)를 통과한 가스가 기판의 폭방향(Y축방향)으로 퍼지도록 슬릿의 길이가 폭방향으로 넓은 형성으로 구비되어 분사되는 가스가 균일하게 분사되도록 유도하는 역할을 한다.The lower
도 8을 참조하면, 상기 미드레이어부(300)를 통과한 가스는 최종적으로 바텀레이어부(400)를 통해 균일하게 기판으로 분사된다. 상기 바텀레이어부(400)는 기판의 폭방향으로 관통되어 있는 복수 개의 슬릿들이 형성되며, 각 슬릿으로 불활성기체, 전구체, 반응가스 등의 가스가 분사된다.Referring to FIG. 8, the gas that has passed through the
한편, 도 9a 내지 도 9d를 참조하면, 상기 미드레이어부(300) 및 바텀레이어부(400) 사이에는 미드바텀분산레이어부(600)가 구비된다. 도 9a 내지 도 9d는 각각 N2, TMA, H20가 분사되는 분사구 및 배출구의 기판 폭방향 단면을 나타낸다.Meanwhile, referring to FIGS. 9A to 9D, a mid-bottom
상기 미드바텀분산레이어부(600)는 미드레이어부(300)를 통과한 가스를 최종적으로 기판 폭방향으로 균일하게 분사시키는 역할을 한다. 이를 위해, 상기 미드바텀분산레이어부(600)에는 폭방향균일분사로(610,620,630,640)가 형성된다.The mid-bottom
상기 폭방향균일분사로의 상단은 미드레이어부(300)의 슬릿과 연통되고, 타단은 바텀레이어부(400)로 향하도록 구비되며, 상기 폭방향균일분사로의 타단은 모두 기판 폭방향으로 미리 설정된 동일한 위치에 형성된다. The upper end of the widthwise uniform spray path is in communication with the slit of the
즉, 상기 폭방향균일분사로의 타단은 불활성기체, 제1전구체, 제2전구체, 배출구 등 가스의 종류에 상관없이 폭방향으로 동일한 간격으로 형성된다. 이를 위해, 상기 폭방향균일분사로는 분사방향이 변경되는 절곡된 부분이 형성될 수 있으며, 상기 절곡된 부분은 수직으로 형성될 수도 있고 경사지게 형성될 수도 있다.That is, the other end of the widthwise uniform injection path is formed at equal intervals in the width direction regardless of the type of gas such as inert gas, first precursor, second precursor, and outlet. To this end, the widthwise uniform spray path may be formed with a bent portion in which the spraying direction is changed, and the bent portion may be formed vertically or inclined.
이렇게 상기 폭방향균일분사로의 타단이 기판 폭방향으로 모두 동일한 위치에 형성되므로 불활성기체, 전구체, 반응가스 등이 모두 같은 유량 및 유속으로 분사되어 매우 효율적으로 원자층 증착이 이루어질 수 있다.In this way, since the other ends of the widthwise uniform injection furnace are all formed at the same position in the width direction of the substrate, inert gas, precursor, reaction gas, etc. are all sprayed at the same flow rate and flow rate, so that atomic layer deposition can be performed very efficiently.
또한, 상기 미드바텀분산레이어부(600)는 알루미늄과 같이 열전도성이 높은 재질로 제작될 수 있으며, 상기 폭방향균일분사로를 형성시키는 바닥층(660)에는 열선(670)이 삽입되어 분사되는 가스를 히팅시킨다. 이렇게 히터역할을 하는 열선이 삽입되어 분사되는 가스의 온도를 높은 온도로 유지시켜 상온에서도 증착반응이 활발히 일어날 수 있는 환경이 조성될 수 있다.In addition, the mid-bottom
다음으로, 도 10 내지 도 13을 참조하여, 본 발명에 의한 헤드를 이용한 원자층 증착장치의 구성 및 작용에 대하여 설명한다.Next, a configuration and operation of an atomic layer deposition apparatus using a head according to the present invention will be described with reference to FIGS. 10 to 13.
도 10을 참조하면, 본 발명에 의한 원자층 증착장치(ALD)는 풀림롤(720), 감김롤(730)에 기판(740)이 감겨 있으며, 지지롤(750,760)에 의해 기판에는 텐션이 유지된다. 상기 기판은 구부러지는 플렉서블 기판으로 구비되는 것이 바람직하다.Referring to FIG. 10, in the atomic layer deposition apparatus (ALD) according to the present invention, a
감김롤(730)의 회전에 의하여 기판이 이송되며, 한 쌍의 지지롤 사이에서 기판은 수평으로 유지된다. 또한, 수평으로 유지된 기판 상부에는 본 발명에 의한 헤드(700)가 구비된다. 상기 헤드와 기판과의 사이는 400~500μm 떨어지도록 구비되는 것이 바람직하다.The substrate is transferred by rotation of the winding
도 11을 참조하면, 기판이 오른쪽으로 이송되면서 상기 헤드로부터 정해진 위치에 각 가스가 분사된다.Referring to FIG. 11, as the substrate is transferred to the right, each gas is injected from the head to a predetermined position.
구체적으로, 처음에 불활성 기체인 질소(N2)가스가 분사되며, 질소가스를 통과하면 제1전구체인 TMA가스가 분사된다. 이러한 TMA가스는 기판 표면에 결합된다. 이후, 남은 TMA가스는 퍼지(Purge)작업에 의해 배출구를 통해 헤드 위로 배출된다. 다음, 다시 불활성 가스인 N2가스가 분사되고 퍼지작업이 수행되며 이후 제2전구체 또는 반응가스인 H2O 가스가 분사된다. 상기 H2O가스는 제1전구체인 TMA와 화학결합하여 산화알루미늄(Al2O3)막이 형성된다.Specifically, nitrogen (N 2 ) gas, which is an inert gas, is first injected, and when passing through the nitrogen gas, TMA gas, which is a first precursor, is injected. This TMA gas is bonded to the substrate surface. Thereafter, the remaining TMA gas is discharged above the head through the discharge port by a purge operation. Next, the inert gas, N 2 gas, is injected again, the purge operation is performed, and then the second precursor or the reactive gas, H 2 O gas, is injected. The H 2 O gas is chemically bonded with TMA, which is a first precursor, to form an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) film.
이때, 본 발명에 의한 헤드는 기판의 폭방향을 따라 각 가스가 동일한 유량 및 유속으로 균일하게 분사되므로 꼭 필요한 만큼의 가스가 분사되도록 조절이 용이해져 원자층 증착이 효율적으로 이루어진다.At this time, in the head according to the present invention, since each gas is uniformly sprayed at the same flow rate and flow rate along the width direction of the substrate, it is easy to control so that the necessary amount of gas is sprayed, thereby efficiently depositing an atomic layer.
즉, 도 12 및 도 13을 참조하면, 가로방향(기판의 폭방향)으로 유속은 어느 정도 변화되나, 각 가스의 종류에 상관없이 동일한 패턴을 형성하는 것을 확인할 수 있다. 따라서, 기판이 이송됨에 따라 동일 부분에서 각 가스가 동일한 유속으로 분사가 되므로 난류를 최소한으로 방지하고 균일한 품질의 원자층 증착이 이루어질 수 있다.That is, referring to FIGS. 12 and 13, it can be seen that the flow velocity changes in the horizontal direction (the width direction of the substrate) to some extent, but the same pattern is formed regardless of the type of each gas. Accordingly, as the substrate is transferred, each gas is sprayed at the same flow rate in the same portion, so that turbulence is minimized and atomic layer deposition of uniform quality can be achieved.
상기에서는 본 발명의 실시예들을 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 하기의 특허 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.Although the above has been described with reference to embodiments of the present invention, those of ordinary skill in the art can variously modify and modify the present invention within the scope not departing from the spirit and scope of the present invention described in the following claims. You will understand that you can change it.
700 : 헤드 200 : 탑레이어부
300 : 미드레이어부 400 : 바텀레이어부
500 : 탑미드분산레이어부 600 : 미드바텀분산레이어부700: head 200: top layer
300: mid layer part 400: bottom layer part
500: top mid dispersion layer part 600: mid bottom dispersion layer part
Claims (3)
상기 헤드는,
가스가 주입되는 복수 개의 주입홀 및 가스가 배출되는 배출홀이 형성되는 탑레이어부;
상기 탑레이어부의 하부에 구비되어 상기 가스가 기판의 진행방향을 따라 분산되도록 하는 미드레이어부;
상기 미드레이어부의 하부에 구비되어 가스가 기판의 폭방향으로 퍼지도록 하는 복수 개의 슬릿이 형성된 바텀레이어부;
상기 미드레이어부 및 바텀레이어부의 사이에 구비되어 상기 가스를 기판 폭방향으로 균일하게 분사시키는 폭방향균일분사로가 형성된 미드바텀분산레이어부; 및
상기 탑레이어부 및 상기 미드레이어부 사이에 구비되고, 상기 가스가 이동하는 분산주입홀과, 상기 분산주입홀을 통해 이동하는 가스를 기판진행방향으로 양분하는 균일분사로가 형성된 탑미드분산레이어부를 포함하고,
상기 탑미드분산레이어부는 복수개의 층으로 구비되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치용 헤드.
In the head for an atomic layer deposition apparatus for depositing an atomic layer on a substrate to be transferred,
The head,
A top layer portion in which a plurality of injection holes into which gas is injected and a discharge hole through which gas is discharged are formed;
A middle layer part provided under the top layer part to disperse the gas along a traveling direction of the substrate;
A bottom layer portion provided below the midlayer portion and having a plurality of slits formed therein to spread gas in the width direction of the substrate;
A mid-bottom dispersion layer portion provided between the mid-layer portion and the bottom layer portion and having a uniform widthwise spray path for uniformly spraying the gas in the width direction of the substrate; And
A top mid dispersion layer portion provided between the top layer portion and the middle layer portion and having a dispersion injection hole through which the gas moves and a uniform injection path for dividing the gas moving through the dispersion injection hole in the substrate advancing direction Including,
The head for an atomic layer deposition apparatus, characterized in that the top mid dispersion layer portion is provided with a plurality of layers.
상기 폭방향균일분사로의 일단은 미드레이어부의 슬릿과 연통되고, 타단은 바텀레이어부로 향하도록 형성되며, 상기 폭방향균일분사로의 타단은 가스의 종류에 관계없이 폭방향으로 동일한 간격으로 형성되도록 상기 폭방향균일분사로는 절곡된 부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치용 헤드.
The method of claim 1,
One end of the widthwise uniform injection path is formed to communicate with the slit of the midlayer part, the other end is formed to face the bottom layer, and the other end of the widthwise uniform injection path is formed at equal intervals in the width direction regardless of the type of gas. The head for an atomic layer deposition apparatus, characterized in that the widthwise uniform spray path comprises a bent portion.
상기 헤드는,
가스가 주입되는 복수 개의 주입홀 및 가스가 배출되는 배출홀이 형성되는 탑레이어부;
상기 탑레이어부의 하부에 구비되어 상기 가스가 기판의 진행방향을 따라 분산되도록 하는 미드레이어부;
상기 미드레이어부의 하부에 구비되어 가스가 기판의 폭방향으로 퍼지도록 하는 복수 개의 슬릿이 형성된 바텀레이어부;
상기 미드레이어부 및 바텀레이어부의 사이에 구비되어 상기 가스를 기판 폭방향으로 균일하게 분사시키는 폭방향균일분사로가 형성된 미드바텀분산레이어부; 및
상기 탑레이어부 및 상기 미드레이어부 사이에 구비되고, 상기 가스가 이동하는 분산주입홀과, 상기 분산주입홀을 통해 이동하는 가스를 기판진행방향으로 양분하는 균일분사로가 형성된 복수의 탑미드분산레이어부를 포함하고,
상기 탑미드분산레이어부는 복수개의 층으로 구비되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착장치.In the atomic layer deposition apparatus comprising a head for laminating an atomic layer on a substrate,
The head,
A top layer portion in which a plurality of injection holes into which gas is injected and a discharge hole through which gas is discharged are formed;
A middle layer part provided under the top layer part to disperse the gas along a traveling direction of the substrate;
A bottom layer portion provided below the midlayer portion and having a plurality of slits formed therein to spread gas in the width direction of the substrate;
A mid-bottom dispersion layer portion provided between the mid-layer portion and the bottom layer portion and having a uniform widthwise spray path for uniformly spraying the gas in the width direction of the substrate; And
Dispersion of a plurality of top mids provided between the top layer part and the middle layer part and having a dispersion injection hole through which the gas moves and a uniform injection path for dividing the gas moving through the dispersion injection hole in the substrate advance direction Including a layer part,
The atomic layer deposition apparatus, characterized in that the top mid dispersion layer portion is provided with a plurality of layers.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180087647A KR102180291B1 (en) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Head for high efficient atomic layer deposition and atomic layer deposition using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020180087647A KR102180291B1 (en) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Head for high efficient atomic layer deposition and atomic layer deposition using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20200012392A KR20200012392A (en) | 2020-02-05 |
KR102180291B1 true KR102180291B1 (en) | 2020-11-18 |
Family
ID=69514964
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020180087647A KR102180291B1 (en) | 2018-07-27 | 2018-07-27 | Head for high efficient atomic layer deposition and atomic layer deposition using the same |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
KR (1) | KR102180291B1 (en) |
Family Cites Families (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR101513511B1 (en) * | 2013-09-04 | 2015-04-21 | 주식회사 테스 | Gas supply unit |
KR101575844B1 (en) * | 2014-05-09 | 2015-12-08 | 제주대학교 산학협력단 | Head for atomic layer deposition and atomic layer deposition device having the same |
-
2018
- 2018-07-27 KR KR1020180087647A patent/KR102180291B1/en active IP Right Grant
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
KR20200012392A (en) | 2020-02-05 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US20050116064A1 (en) | Reactors having gas distributors and methods for depositing materials onto micro-device workpieces | |
KR20130142869A (en) | Apparatus and method for atomic layer deposition | |
KR20060081943A (en) | Linear type multi-point crucible assembly for large-size oled deposition process | |
JP6665105B2 (en) | Atomic layer deposition apparatus and substrate processing method using the apparatus | |
WO2024193388A1 (en) | Substrate treatment apparatus and treatment method | |
EP0156857A1 (en) | Method and apparatus for coating a substrate. | |
KR102180291B1 (en) | Head for high efficient atomic layer deposition and atomic layer deposition using the same | |
CN206319062U (en) | A kind of atomic layer deposition apparatus and its shower nozzle module | |
KR101471973B1 (en) | Atomic layer deposition equipment and its control method | |
KR102180295B1 (en) | Head for atomic layer deposition having even spray passages and atomic layer deposition using the same | |
US20170183774A1 (en) | Film formation apparatus and film formation method | |
JP2745316B2 (en) | Gas injection device for chemical vapor deposition reactor | |
US11214872B2 (en) | Cyclical epitaxial deposition system and gas distribution module thereof | |
KR20190007228A (en) | Apparatus and method for coating surface of porous substrate | |
KR101887192B1 (en) | A roll-to-roll type apparatus for depositing a atomic layer | |
KR100795487B1 (en) | Laminar flow control device and chemical vapor deposition reactor having the same | |
JP2020084254A (en) | Vapor deposition device and vapor deposition method | |
KR20200089233A (en) | Apparatus of Atomic Layer Deposition | |
JP6122136B2 (en) | Film forming device | |
KR102104002B1 (en) | Object processing apparatus and gas controler | |
CN112243465B (en) | Atomic layer deposition apparatus | |
KR102230936B1 (en) | Apparatus of Atomic Layer Deposition | |
KR101887191B1 (en) | A roll-to-roll type apparatus for depositing a atomic layer | |
KR20200089232A (en) | Apparatus of Atomic Layer Deposition | |
KR20200089231A (en) | Apparatus of Atomic Layer Deposition |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A201 | Request for examination | ||
E902 | Notification of reason for refusal | ||
E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
GRNT | Written decision to grant |