KR20080090026A - 박막 코팅 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

기판에 기상 자기조립 단분자막 코팅 방법 및 장치에 관해 개시된다. 전구체를 내용적 가변형 저장부를 통해 진공챔버에 공급하며, 용기의 용적은 사용 전구체의 종류에 따라 결정한다. 저장부와 저장부에 전구체를 공급하는 라인은 퍼지가스에 의해 세정한다. 진공챔버에 전구체를 투입할 때에 저장부의 체적을 감소시켜 전구체를 완전히 배출하여 진공 챔버로의 효율적 투입을 유도한다.
기상, 자기조립, 단분자막, 코팅

Description

박막 코팅 장치 및 방법 {Thin Film Coating Apparatus and method}
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 박막코팅장치를 도시한다.
도 2는 안정화 온도에 따른 접촉각의 변화를 도시한다.
도 3는 DDMS를 사용하여 유리 기판에 자기조립 단분자막의 코팅 후 안정화 처리를 실시 유, 무에 따른 접촉각 측정 결과를 도시한다.
도 4는 FOTS를 사용하여 유리 기판에 단분자막의 코팅 후 안정화 열처리를 실시 유무에 따른 접촉각 측정 결과를 도시한다.
도 5는 FOTS를 사용하여 코팅을 한번만 실시한 경우와 두번 실시한 경우의 접촉각 변화를 도시한다.
1. US 2001/0028924 A1
2. WO 2005/006398 A2
본 발명은 박막 코팅 장치에 관한 것으로서, 상세히는 단층의 고분자 박막을 고른 분포로 코팅할 수 있는 장치에 관한 것이다.
자기조립 단분자막(Self-assembled monolayers, SAM)은 주어진 기판의 표면에 자발적으로 입혀진 규칙적으로 잘 정렬된 유기 단분자막이다. 자기조립은 단위 분자들이 자발적인 분자 간 상호 작용을 통하여 조립되어 특정한 구조물이 만들어지는 현상으로 자연적이고 자발적인 반응을 통해 일어난다. 단위 자기조립 단분자막의 코팅에 이용되는 계면 활성제 분자는 세 부분으로 나누어져 있다. 기판과 결합하는 머리 부분의 반응기, 규칙적인 분자막 형성을 가능하게 하는 몸통부분의 긴 알칸사슬, 분자막에 특수한 기능을 좌우하는 꼬리부분의 작용기로 나누어진다.
나노 임프린팅 리소그래피(NIL : Nanoimprinting Lithography)는 한번의 리소그래프 공정으로 대면적의 나노 패턴을 적은 비용으로 대량생산이 가능한 기술로 알려져 있다. 이는 나노 구조물이 각인된 스탬프(stamp)를 기판 위에 스핀코팅(Spin coating)또는 디스펜싱(Dispensing)된 열경화성 또는 광경화성 수지의 표면에 눌러 나노 구조물을 전사하는 기술이다. NIL기술은 고분자 재료를 물리적인 접촉을 통해 스탬프와 동일한 형상의 패턴을 유도하는 것이다. 이때 서로 다른 두 물질이 접촉할 때 두 계면 사이에는 서로 달라 붙으려는 점착력이 존재한다. 이러한 점착력은 패턴의 형상이 조밀해지고 선 폭이 줄어들수록 NIL의 성공적인 수행에 중요한 변수로 작용한다. 점착현상에 의해 스탬프와 수지기판을 분리하는 과정에서 스탬프에 수지가 잔류하게 되고, 잔류하는 수지에 의한 패턴의 전사가 왜곡되어 정확한 패턴을 형성할 수 없게 된다. 이로 인해 스탬프의 수명단축 및 생산수율을 떨어뜨리는 원인이 된다. 성공적인 NIL공정의 패터닝과 스탬프를 보호하기 위해서는 수지가 스탬프에 달라붙지 않도록 하는 것이다. 수지가 스탬프에 달라붙지 않도록 하는 방법 중 하나는 낮은 표면에너지를 가지는 자기조립 단분자막을 코팅하여 사용하는 것이다.
자기조립 단분자막을 코팅하는 방법은 크게 스핀코팅, 액상 자기조립 단분자막 (Liquid SAM : self-assembled monolayer), 기상 자기조립 단분자막 , 플라즈마 중합(Plasma polymerization) 등의 방법이 있다. 액상 자기조립 단분자막의 코팅은 실리콘 산화물, 금 또는 백금 등의 기판을 유기 활성물질 등이 녹아 있는 용액에 담그면 자발적으로 기판 위에 유기 활성물질이 결합하여 수 나노미터급(nanometer)의 단분자막을 형성할 수 있다.
그러나, 나노미터급 구조물의 표면에 액상 방법으로 박막을 코팅할 경우 소수성 용매의 낮은 젖음(wetting) 성질로 인하여 우수한 코팅면을 얻을 수 없다. 따라서 기상 증착 방식을 이용하여 나노미터 사이즈의 구조물에 증착하는 공정이 필요하다. 스핀코팅이나, 액상 자기조립 단분자막 방식의 코팅은 코팅시 반응물의 양을 정밀하게 제어하기 어렵기 때문에 동일한 조건으로 코팅을 실시하여도 신뢰성을 가지기 어려운 단점이 있다. 이는 제품의 수율을 감소시키고, 코팅의 산업화에 장애가 되고 있다. 또한 반도체 소자 등의 제조 공정은 대부분 기상 공정으로 제작되고 있고, 미세한 구조에서는 기존 액상에서의 자기 조립 단분자막 제조 공정을 적용하는데 많은 문제점이 있다.
아더 셔먼(Arthur Sherman)의 미국특허 공개 제 2001/0028924 A1에는 SiO2, Al2O3, TiO2, Si3N4과 같은 무기물의 코팅 방법이 개시되어 있다. 진공용기 내에 둘 이상의 반응물을 반복적으로 공급하여 원자층을 코팅하는 것을 기초로 하는 원자층 증착의 코팅에 있어서, 첫 번째 반응물이 기판에 화학흡착을 통해 반응하고, 퍼지(purge)를 통해 첫번째 반응물끼리 반응한 물리흡착반응물은 진공용기로부터 배기 된다. 이때 첫 번째 반응물은 기판과의 화학 반응을 통해 기판과 잔류하게 된다. 두 번째 반응물이 다시 진공용기에 공급되어 첫번재 반응물과 화학반응을 통해 화합물을 형성하고 두 번째 반응물 중 잉여분은 두 번째 퍼지를 통해 진공용기 밖으로 배기된다. 이러한 일련의 공정을 반복함으로써 단원자층이 반복적으로 기판에 형성된다. 이때 두 번째 반응물의 화학적인 반응을 촉진하기 위하여 플라즈마를 통해 이온화된 기체를 도입하는 방법과 기체유동을 제어하기 위한 시스템이 상세히 기재되어 있다.
코브린과 보리스(Koblin, Boris) 등에게 허여된 2005년 1월 20일자 국제특허출원 제 WO 2005/006398 A2 호는 기상 자기조립 단분자막 코팅막 형성 장치에 대해 개시한다. 이 장치는 전구체(precursor)가 컨테이너에 있을 때 전구체의 증기 상을 생성하기 위한 가열 (저장)용기를 포함한다. 기상 자기조립 단분자막의 코팅에 있어서 하나 이상의 전구체가 필요하고, 특히 하나 이상의 촉매가 필요하여 각각의 증기 상을 생성하는 저장용기가 필요하다. 필요한 양의 증기의 생성을 위해서는 50~1000cc의 저장 용기가 각각 필요하여 장치의 대형화와 장치의 가격을 상승시키는 원인이 되고 있다. 또한 저장용기는 증기의 생성을 위해 가열되어야 하기 때문에 저장용기의 부피는 장치의 가격 상승에 중요한 요소가 되고 있다.
종래의 기술들은 산업화가 가능한 수많은 코팅 방법들을 제공한다. 그러나 자기조립 단분자막을 형성하는 전구체는 고분자로 구성되어 있을 뿐만 아니라 액체상태로 존재하여 미세한 전자소자에의 응용에 있어서는 균일한 코팅이 어렵다. 또한 기상 자기조립 단분자막 방법으로 코팅하기 위해서는 액체를 증기상태로 만들어 주어야 하는데 낮은 증기압으로 인해 쉽게 증기화되지 않기 때문에 별도의 증기화하기 위한 장치가 필요하다.
나노임프린팅, MEMS등 전자소자에 이용되는 코팅층 형성장치는 코팅이 가능은 하지만 반응에 필요한 전구체의 양을 정확히 제공하기 위해서는 복수의 증기 저장용기가 필요하게 되어 제조비용을 증가시키는 문제점이 있다. 또한 큰 부피의 저장용기가 각각 장착되어 장치의 크기가 커지게 되어 전자소자의 생산공장의 청정지역의 공간을 많이 차지하여 결과적으로 원가의 상승을 유발하는 원인을 제공하는 단점이 있다.
상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자, 본 발명의 목적은 기상 자기조립 단분자막 코팅막 형성 장치를 보다 단순하고, 경제적으로 코팅할 수 있는 있는 장치를 제공하는데 있다.
본 발명은 기상 자기조립 단분자막의 코팅을 보다 효과적으로 실시 할 수 있는 방법을 제공하는데 있다.
본 발명에 따르면,
기판 장착부 및 샤워 헤드를 포함하는 진공챔버;
전구체 투입 라인을 통해 상기 진공 챔버에 연결되는 것으로 전구체가 저장되는 용적 가변형 저장부;
전구체 공급 라인을 통해 상기 용적 가변형 저장부에 전구체 증기를 공급하는 하나 이상의 전구체 공급부; 그리고
배기 라인을 통해 상기 진공 챔버에 연결되는 배기장치; 를 구비하는 박막 코팅장치가 제공된다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따른 코팅장치는
상기 전구체 공급 라인에 연결되는 퍼지가스 공급부와,
상기 저장부와 상기 배기장치에 연결되는 바이패스 라인;을 더 구비한다. 또한, 상기 바이패스 라인에는 퍼지 가스의 유동을 단속하는 바이패스 밸브가 마련되어 있다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 코팅장치는 상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생장치를 더 구비하며, 나아가서는 상기 저장부는 실린더와 실린더 내에 왕복동(往復動)하는 피스톤을 구비한다.
본 발명에 따른 박막 코팅 방법은,
진공 챔버에 기판을 장착한 후 기판에 박막을 코팅하는 방법에 있어서;
내용적 조절이 가능한 저장부에 공급 라인을 통해 전구체 증기를 공급하는 단계; 그리고
상기 전구체 증기를 상기 진공 챔버에 투입하는 단계; 를 포함하고,
상기 전구체 증기를 공급하는 단계는,
상기 진공 챔버에 투입될 전구체 양에 상응하게 상기 저장부의 내용적을 조절하는 단계; 그리고,
상기 저장부에 전구체 증기를 공급하는 단계; 를 포함한다.
본 발명의 바람직한 한 실시예에 따른 코팅방법은 상기 진공 챔버에 전구체 증기를 공급한 후, 상기 저장부와 전구체 공급라인을 퍼지가스로 세정하는 단계를 더 포함한다. 또한, 상기 전구체를 진공 챔버에 투입하기 전, 플라즈마에 의해 상기 기판의 표면을 전처리한다.
본 발명의 바람직한 구체적 실시예에 따른 코팅 방법은,
상기 저장부에 전구체를 공급하는 단계와 상기 진공 챔버에 전구체 투입 단계는 사용 전구체의 수에 해당하는 만큼 반복 수행하며, 나아가서는 상기 전구체 투입단계 이후에 상기 저장부와 전구체 공급라인을 퍼지가스로 세정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 바람직한 다른 실시예에 따른 코팅방법은 상기 진공챔버로 전구체를 투입할 때 상기 저장부의 내용적을 감소시켜 저장부 내의 전구체를 강제 배출한다.
본 발명의 보다 구체적인 바람직한 실시예에 따르면, 기판에 단분자막을 코팅하기 위하여 기판이 장착된 진공 챔버에 산소 플라즈마를 발생시켜 기판 표면을 먼저 세정한다. 산소는 고주파가 인가되는 진공 챔버 내의 샤워 헤드를 통해 공급된다. 이에 이어 기체 상태의 제1전구체를 진공챔버에 주입한 후 일정 압력에서 일정 시간 유지한 후 배기한다. 그리고 제2전구체를 다시 진공챔버에 주입하여 일 정시간 유지한 후 배기한다. 기판에 흡착된 제1전구체와 제2전구체는 반응하여 기상 자기조립 단분자막이 형성된다. 이때 상기 기판은 금속, 금속 산화물, 실리콘 웨이퍼, 유리, 수정, 고분자에 무관하게 적용될 수 있다. 본 발명의 특징에 따르면, 상기 제1전구체와 제2전구체는 내용적 가변형 저장부를 통해 진공 챔버로 공급되는 저장부는 전구체의 종류에 따라 내용적이 조절되도록 하여 진공 챔버로 공급되는 전구체의 양이 저장부의 내용적에 의해 조정되도록 한다.
상기한 기상 자기조립 단분자막의 코팅 두께는 1~100nm로 할 수 있다.
상기한 제1전구체는 물을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기한 제2전구체는 실란, 클로로실란, 플루오로실란, 메톡시 실란, 알킬 실란, 및 아미노 실란과 같은 유기 전구체 물질이 일반적으로 유용하다. 단분자막 코팅에 이용되는 전구체들 중 일반적으로 사용되는 트리클로로 실란 전구체 일부, 예를 들면, 플루오로데실트리클로로실란(FDTS), 운데세닐 트리클로로실란(UTS), 비닐-트리클로로실란(VTS), 데실트리클로로실란(DTS), 옥타데실트리클로로실란(OTS), 디메틸디클로로실란(DDMS), 도데세닐트리클로로실란(DDTS), 플루오로-테트라히드로옥틸리메틸클로로실란(FOTS), 퍼플루오로옥틸디메틸클로로실란, 아미노프로필메톡시실란(APTMS), 플루오로프로필메틸디클로로실란, 및 퍼플루오로데실디메틸클로로실란이 있다. OTS, DTS, UTS, VTS, DDTS, FOTS, 및 FDTS 가 대표적이다. 전구체 체인(chain)의 하단부는 OTS, DTS, 및UTS를 가지는 포화 탄화수소이며 ; VTS 및 DDTS와 관련하여 비닐 작용기를 포함하며; FDTS(체인 길이의 대부분을 따라 불소 원자를 가진다)와 관련된 불소 원자를 포함한다. 다른 유용한 전구체는 아미노 작용성을 제공하는 3- 아미노프로필트리메톡시실란(APTMS), 및 3-글리시톡시프로필트리메톡시실란(GPTMS)를 포함한다. 유기 화학분야의 당업자는 이러한 전구체들로부터 기상증착된 코팅이 코팅된 표면에 특별한 작용 특성을 제공하도록 조정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 단분자막 코팅 장치 및 방법을 설명한다. 이러한 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것으로 이에 의하여 본 발명의 범위가 제한되지 아니한다.
도 1을 참조하여 본 발명에 따른 코팅장치는 진공 챔버(10) 내에 기판(1)이 장착되는 기판 장착부(11)와 그 상방의 고주파 (RF) 전원이 인가되는 샤워 헤드(12)가 내장된다. 진공 챔버(10)에는 배기 밸브(V7)를 통해 배기 펌프(40)에 연결된다.
진공 챔버는 전구체 투입 라인(62) 상의 전구체 투입 밸브(V6)를 통해 내용적 가변형 증기 저장부(20)에 연결된다. 저장부(20)는 내용적의 조절이 가능하도록 실린더(21) 및 이의 내부를 왕복동하는 피스톤(22)을 구비할 수 있다. 이러한 저장부(20)는 퍼지 가스를 바이패스시키는 바이패스 라인(61)을 통해 배기 펌프(40)에 연결된다. 바이패스 라인(61)에는 퍼지 가스의 유동을 단속하는 바이패스 밸브(V5)가 마련된다.
저장부(20)에는 복수의 전구체 및 N2 등을 공급하기 위한 가스 공급 라인(63)이 마련되고 여기에 퍼지가스 공급부(34), 제1, 2, 3 전구체 공급부(31, 32, 33)가 연결되고 각 공급부(31, 32, 33)와 공급 라인(63)들 사이에는 전구체의 공급 을 단속하는 제 1, 2, 3 공급 밸브(V2, V3, V4)가 마련된다.
일반적으로, 기판(1)은 코팅이 진행될 진공 챔버(10) 내에서 예비 처리된다. 클로로- 작용기를 기판(1) 표면에 결합시키기 위해서는 기판(1)의 표면에 OH- 종결된 사이트를 생성하는 것이 바람직하다. 이러한 예비 처리를 위하여 수분이 존재하는 분위기에서 산소 플라즈마로 실리콘 표면을 처리한다. 플라즈마는 산소가 공급되는 샤워 헤드(12)에 RF 전원을 인가함으로써 생성될 수 있다. 기판(1)이 산소 플라즈마에 노출되는 동안의 진공 챔버 내의 압력은 통상적으로 약 0.5 ~ 5 Torr로 유지하는 것이 바람직하다. 이때 산소의 유량은 50~150sccm을 유지하는 것이 바람직하다. 통상적으로, 기판(1)을 산소 플라즈마에 노출되는 시간은 약 1~5분 정도로 하는 것이 바람직하다.
클로로실란 전구체인 FOTS를 이용해 점착방지막으로 사용되는 단분자막을 형성하는 경우에 있어서 일반적으로 기판의 증착 온도는 특정 코팅 전구체 및 기판 물질에 따라 달라질 수 있지만 60~120℃로 가열하는 것이 바람직하다.
상기 기상 자기단분자막 코팅을 위해서는 전구체의 기상화가 반드시 필요하다. 이를 위하여 액상으로 존재하는 전구체를 가열하여 증발시키는 방법이 주로 이용된다. 이러한 방법은 증기화가 잘 일어나는 전구체에서는 효과적이지만 고분자의 전구체에 있어서는 증기화의 속도가 느려 효과적이지 않다. 이러한 단점을 극복하기 위해서 본 발명은 전구체의 증기를 저장하는 증기 저장부로서 용적 가변형 저장부(20)을 이용한다. 저장부(20)에는 기상의 전구체가 공급되며 전구체들은 전구체 공급부(30)에서 기상화 된다. 그리고 증기 저장부(20)는 기상 전구체를 가열하여 그 상태를 유지시키기 위한 가열장치를 가질 수 있다.
전처리 단분자막을 코팅하기 전에 퍼지 밸브(V5)를 개방하여 증기 저장부(20)의 기체를 완전히 제거한 후 사용하는 전구체 종류에 따라 증기 저장부(20)의 내용적을 조절한다. 이와 같은 상태에서 제1전구체 예를 들어 제1공급부(31)에서 FOTS를 60~120℃로 가열한 상태에서 제1공급밸브(V2)를 개방하여 FOTS를 증기저장부(20)에 FOTS를 저장한다. 전구체의 가열 온도와 저장부의 내용적에 따라 저장되는 전구체의 증기량이 정해지게 되는데 증기 저장부(20)의 압력을 일정하게 유지할 수 있도록 증기 저장부의 가열 온도와 공급 밸브들(V2, V3, V4)의 개방 시간을 제어한다. 이때 증기 저장부의 내용적은 0~500cc 범위 내에서 조절되도록 하는 것이 바람직한다. 저장부(20)에 제1전구체인 FOTS의 저장이 완료된 후 진공 챔버(10)로 연결된 투입 라인(62) 상의 투입 밸브(V6)를 개방하여 제1전구체 증기를 진공 챔버(10)로 투입(도입)한다. 이때에 저장부(20)의 증기가 효과적으로 진공 챔버(10)에 도입되도록 저장부(20)의 피스톤(22)을 작동시켜 내용적을 점차 감소시켜 저장부(20) 내의 제1전구체를 완전히 배출하는 것이 바람직하다. 진공 챔버(10)로 제1전구체의 투입이 완료되면 투입 밸브(V6)를 잠근 후 일정 시간 동안 유지한다. 그 동안에 제1공급 밸브(V2)로 부터 저장부(20)에 이르는 경로 상에 잔류하는 제1전구체를 제거하기 위해 퍼지가스 주입 밸브(V1)와 바이패스 밸브(V5)를 개방하여 질소(N2)로 퍼지하는 것이 바람직하다. 퍼지가 완료된 후 밸브(V1, V5)들을 닫는다.
제 2 전구체인 수증기를 공급하기 위해 저장부(20)의 용적을 적정하게 피스 톤(22)에 의해 조절한 상태에서 수증기를 공급한다. 예를 들어 제2공급밸브(V3)를 개방하여 저장부(20)에 제 2 전구체를 공급한다. 일정시간 후 저장부(20)에 수증기가 완전히 채워지면 제2공급밸브(V3)를 닫고 투입 밸브(V6)를 개방하여 수증기를 진공 챔버(10)로 유입되도록 한다. 이때 저장부(10)에 잔류하는 수증기를 최대한 제거하기 위해 피스톤(22)을 움직여 수증기가 효과적으로 진공 챔버(10)에 도입되도록 한다. 그 후 투입밸브(V6)를 잠그고 일정 시간, 바람직하게 3 ~ 10분간 유지하여 전구체 간의 반응을 유도하여 기판에 단분자막을 코팅한다.
이때 제2공급밸브(V3)와 저장부(20)에 잔류하는 수증기를 제거하기 위해 퍼지가스 공급 밸브(V1)과 바이패스 밸브(V5)를 개방하여 질소로 퍼지하여 전구체 간의 오염을 최소화한다.
증기저장부와 공급라인의 잔류 전구체가 배기되면 다시 제1공급 밸브(V2)를 개방하여 제 1 공급부(31)의 제1전구체인 FOTS를 50~500cc의 용적으로 조절된 저장부(20)에 공급한다. 그리고 제 1 공급 밸브(V2)를 잠근 상태에서 투입밸브(V6)를 개방하여 제 1 전구체를 진공 챔버(10)로 공급하고 이때 역시 피스톤(22)을 이동시켜 저장부(20)이 전구체를 완전히 강제 배출한다. 이에 이어 투입 밸브(V6)를 잠그고 퍼지 가스 공급밸브 및 바이패스밸브(V5)를 개방하여 잔류 전구체를 퍼지한다.
상기 실시예는 두 개의 전구체를 사용하여 기상 자기조립단분자막 코팅하는 경우이고, 둘 또는 그 이상의 전구체를 사용하여 코팅이 될 수 있다.
본 발명은 하나의 저장부를 사용하면서 부피를 변화시킴으로 인해 전구체 간의 상호 오염은 질소가스의 퍼지에 의해 최소화 될 수 있고, 가열되는 저장부를 전 구체 마다 사용할 필요가 없는 것이 특징이다. 여러 개의 전구체를 사용하더라도 하나의 증기 저장용기를 사용함으로써 장치의 간소화와 비용을 최소화할 수 있는 것이 특징이다.
코팅은 약 0.1~ 10 Torr의 압력에서 실시된다. 코팅 전구체가 물 촉매와 함께 조합되어 사용되는 FOTS 또는 DDMS인 경우에, 기판 온도는 일반적으로 약 20℃~100℃이다. 반응에 앞서서 이러한 코팅 전구체를 기체 상태로 유지하기 위해, 코팅 증착 진공 챔버의 내부는 통상적으로 약 30℃~100℃로 유지된다. 이러한 코팅 전구체들 및 특정 반응 온도를 이용하여 실리콘 기판의 전체 표면에 걸쳐 연속적인 단일층 코팅을 생성하는데 필요한 시간은 전구체의 화학적 조성 및 기판 물질에 따라 약 3분 내지 약 수 시간이며, 코팅 전구체가 FOTS 또는 DDMS인 경우에 그 반응 시간은 통상적으로 5~30분이다.
또한 코팅된 기상 자기조립 단분자막의 코팅이 이루어진 후 코팅된 박막의 안정화를 위해 일정시간 동안 일정한 온도에서 안정화 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
이때 전구체의 조합에 따라 안정화 처리의 온도와 시간은 달라지고, DDMS의 경우 약 30~100℃에서 약 3~20분 정도 안정화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 또한 FOTS의 경우 50 ~ 150℃에서 약 3~20분 정도 안정화 처리를 행하는 것이 바람직하다. 도 2는 안정화 온도에 따른 접촉각의 변화를 도시하였다.
도 3에는 DDMS를 사용하여 유리 기판에 기상 자기조립 단분자막의 코팅 후 안정화 열처리를 실시하지 않은 경우(좌)와 실시한 경우(우)의 접촉각 측정 결과를 보면 이는 명확하다. 접촉각은 기판에 물방울 등의 유체를 떨어뜨려서 표면장력에 따른 물방울 등의 응집 상태를 나타내 보인다.
도 4에는 FOTS를 사용하여 기상 자기조립 단분자막의 코팅 후 안정화 열처리를 실시 유무에 따른 접촉각 측정 결과를 도시하였다.
코팅 후 안정화처리를 실시함으로써 물방울 접촉각을 증가시킬 수 있고, 자기조립 단분자막의 코팅을 재 실행함으로 보다 안정적인 코팅 박막을 얻을 수 있다. 도 5에는 FOTS를 사용하여 코팅을 한번만 실시한 경우(좌)와 두 번 실시한 경우(우)의 접촉각 변화를 도시하였다. 두번 실시 함으로 접촉각이 5~20%의 증가를 이룰 수 있고, 이때 사용된 기판은 실리콘 기판을 사용하였다.
이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 가변 용량형 저장부를 이용하고, 특히 여러 전구체가 하나의 가변 용량형 저장부에 저장되는 구조적 특징을 가진다. 특히 가변용량형 저장부의 구조적 특징에 의해 잔류 전구체를 효과적으로 최소화할 수 있고 특히 퍼지에 의해 공급 라인 상의 잔류 전구체를 효과적으로 제거함으로써 전구체 간의 오염을 방지할 수 있다.
이러한 본 발명은 다수의 전구체를 사용하더라도 하나의 증기 저장부를 설치하여 전구체간 상호 오염 없는 장치를 구현할 수 있어 경제적인 장치의 구성이 가능하다.
이러한 본원 발명의 이해를 돕기 위하여 몇몇의 모범적인 실시예가 설명되고 첨부된 도면에 도시되었으나, 이러한 실시예들은 단지 넓은 발명을 예시하고 이를 제한하지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 그리고 본 발명은 도시되고 설명된 구조와 배열에 국한되지 않는다는 점이 이해되어야 할 것이며, 이는 다양한 다른 수정이 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 일어날 수 있기 때문이다.

Claims (14)

  1. 기판 장착부 및 샤워 헤드를 포함하는 진공챔버;
    전구체 투입 라인을 통해 상기 진공 챔버에 연결되는 것으로 전구체가 저장되는 용적 가변형 저장부;
    전구체 공급 라인을 통해 상기 용적 가변형 저장부에 전구체 증기를 공급하는 하나 이상의 전구체 공급부; 그리고
    배기 라인을 통해 상기 진공 챔버에 연결되는 배기장치; 를 구비하는 박막 코팅장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전구체 공급 라인에 연결되는 퍼지가스 공급부와,
    상기 저장부와 상기 배기장치에 연결되는 바이패스 라인;을 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 바이패스 라인에는 퍼지 가스의 유동을 단속하는 바이패스 밸브가 마련되어 있는 것을 특징으로 하는 박막 코팅장치.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공 챔버 내에 플라즈마를 발생하는 플라즈마 발생장치를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 저장부는 실린더와 실린더 내에 왕복동하는 피스톤을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅장치.
  6. 제 1 항 내지 제 3 항 중의 어느 한 항에 있어서,
    상기 저장부는 실린더와 실린더 내에 왕복동하는 피스톤을 구비하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅장치.
  7. 진공 챔버에 기판을 장착한 후 기판에 박막을 코팅하는 방법에 있어서;
    내용적 조절이 가능한 저장부에 공급 라인을 통해 전구체 증기를 공급하는 단계; 그리고
    상기 전구체 증기를 상기 진공 챔버에 투입하는 단계; 를 포함하고,
    상기 전구체 증기를 공급하는 단계는,
    상기 진공 챔버에 투입될 전구체 양에 상응하게 상기 저장부의 내용적을 조절하는 단계; 그리고,
    상기 저장부에 전구체 증기를 공급하는 단계; 를 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 진공 챔버에 전구체 증기를 공급한 후, 상기 저장부와 전구체 공급라인을 퍼지가스로 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 전구체를 진공 챔버에 투입하기 전, 플라즈마에 의해 상기 기판의 표면을 전처리하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅방법.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 저장부에 전구체를 공급하는 단계와 상기 진공 챔버에 전구체 투입 단계는 사용 전구체의 수에 해당하는 만큼 반복 수행되는 것을 특징으로 하는 박막 코팅방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 전구체 투입단계 이후에 상기 저장부와 전구체 공급라인을 퍼지가스로 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 전구체를 진공 챔버에 투입하기 전, 플라즈마에 의해 상기 기판의 표면 을 전처리하는 것을 특징으로 하는 박막 코팅방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 진공챔버로 전구체를 투입할 때 상기 저장부의 내용적을 감소시켜 저장부 내의 전구체를 강제 배출하는 것을 특징을 하는 박막 코팅방법.
  14. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 진공챔버로 전구체를 투입할 때 상기 저장부의 내용적을 감소시켜 저장부 내의 전구체를 강제 배출하는 것을 특징을 하는 박막 코팅방법.
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