KR20130038148A - 자기 정지 반응 성막 장치 및 자기 정지 반응 성막 방법 - Google Patents

자기 정지 반응 성막 장치 및 자기 정지 반응 성막 방법 Download PDF

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KR20130038148A
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히로야 다케나카
료이치 히라츠카
마사아키 세키네
다쿠지 마츠오
히데토시 혼다
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소니 주식회사
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Abstract

자기 정지 반응 성막 장치는 제1 가이드 롤러, 제2 가이드 롤러 및 적어도 하나의 제1 헤드를 포함한다. 제1 가이드 롤러는 롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제1 방향으로부터 제1 방향에 평행하지 않은 제2 방향으로 변화시킨다. 제2 가이드 롤러는 기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제2 방향으로부터 제2 방향에 평행하지 않은 제3 방향으로 변화시킨다. 적어도 하나의 제1 헤드는 제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출한다.

Description

자기 정지 반응 성막 장치 및 자기 정지 반응 성막 방법 {SELF-LIMITING REACTION DEPOSITION APPARATUS AND SELF-LIMITING REACTION DEPOSITION METHOD}
본 게재물은 원자층 퇴적(ALD) 방법 또는 분자층 퇴적(MLD) 방법을 이용함으로써 막을 형성하는 자기 정지 반응 성막 장치 및 자기 정지 반응 성막 방법에 관한 것이다.
박막 형성 기술로는 ALD 방법이 알려져 있다. ALD 방법은 반응 기체의 연속 화학 반응에 의해 박막을 형성하는 기술이다. ALD 방법에서는 통상적으로 전구체 기체라고 각각 불리는 두 종류의 반응 기체(원료 기체)가 이용된다. 각 전구체 기체는 개별적으로 기재 표면에 노출됨으로써 기재 표면에서 반응하여 1 주기 당 하나의 원자층 단위로 박막을 형성한다. 따라서, 기재 표면에서 각 전구체 기체의 반복된 반응에 의해 소정의 두께를 갖는 박막이 형성된다.
ALD 방법을 이용하는 성막 장치로는 예를 들어 롤투롤(roll-to-roll)을 이용하는 성막 장치가 알려져 있다. 예를 들어, 미심사된 일본 특허 출원 공개 제2007-522344호는 주변 표면이 중합체 기판으로 감긴 회전가능 드럼, 및 드럼의 원주면을 따라서 배치되어 중합체 기판에 원료 기체를 토출하는 복수의 ALD원이 제공된 원자층 퇴적 장치를 게재한다. 게다가, 일본 특허 출원 공개 제2011-137208호는 복수의 롤 부재, 및 각각 복수의 롤 부재에 대향하도록 배치되고 ALD 공정을 수행하기 위한 전구체 기체를 기재 쪽으로 국소적으로 토출할 수 있는 복수의 헤드부를 포함하고 기재의 운반 메카니즘이 제공된 성막 장치를 게재한다.
미심사된 일본 특허 출원 공개 제2007-522344호 및 일본 특허 출원 공개 제2011-137208호에 기술된 바와 같이, 원료 기체 공급원으로서 ALD원 또는 헤드부를 이용하는 성막 장치에서는 복수의 원료 기체가 서로 혼합되지 않도록 ALD원 또는 헤드부와 기재 표면 사이에 소정의 미세한 틈새를 확보하는 것이 필요하다.
그러나, 미심사된 일본 특허 출원 공개 제2007-522344호 및 일본 특허 출원 공개 제2011-137208호에 기술된 성막 장치에서는 ALD원 또는 헤드부가 드럼 또는 롤 부재의 호 모양 주변 표면에 대향하도록 배치되기 때문에, ALD원 또는 헤드부와 기재 표면 사이에 소정의 틈새를 형성하는 것이 불가능할 수 있다. 따라서, 상기 성막 장치로는 막을 안정하게 형성하는 것이 어렵다는 문제가 있다.
상기 상황을 감안할 때, 성막 안정성을 증가시킬 수 있는 자기 정지 반응 성막 장치 및 자기 정지 반응 성막 방법이 필요하다.
본 게재물의 한 실시양태에 따르면, 제1 가이드 롤러, 제2 가이드 롤러 및 적어도 하나의 제1 헤드를 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치가 제공된다.
제1 가이드 롤러는 롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제1 방향으로부터 제1 방향에 평행하지 않은 제2 방향으로 변화시키도록 구성된다.
제2 가이드 롤러는 기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제2 방향으로부터 제2 방향에 평행하지 않은 제3 방향으로 변화시키도록 구성된다.
적어도 하나의 제1 헤드는 제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출한다.
자기 정지 반응 성막 장치에서는 기재의 제1 표면이 제1 가이드 롤러 및 제2 가이드 롤러에 의해 지지되고, 기재가 제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에서 선 모양으로 다리를 형성한다. 다른 한편, 적어도 하나의 제1 헤드는 제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에 배치되고, 이렇게 함으로써 기재에 수평 방향으로 대향한다. 따라서, 기재와 적어도 하나의 제1 헤드 사이의 틈새를 소정의 크기로 유지할 수 있기 때문에, 기재의 제2 표면에 원자층 또는 분자층을 안정하게 형성할 수 있다.
제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에 배치되는 적어도 하나의 제1 헤드의 수는 1개 또는 적어도 2개일 수 있다. 적어도 하나의 제1 헤드는 그 자체로 원자층 퇴적 공정에 필요한 많은 종류의 기체를 토출하도록 구성될 수 있다. 별법으로, 적어도 하나의 제1 헤드는 원자층 퇴적 공정 또는 분자층 퇴적 공정에 필요한 복수의 종류의 기체를 개별적으로 토출하는 복수의 헤드부를 조합함으로써 구성될 수 있다.
예를 들어, 적어도 하나의 제1 헤드는 기체 토출 표면을 포함할 수 있다. 기체 토출 표면은 복수의 종류의 원료 기체를 개별적으로 토출할 수 있는 복수의 헤드부를 포함하고 제2 방향에 평행하다. 이 경우, 적어도 하나의 제1 헤드는 제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에서 제2 표면에 박막을 형성한다. 박막은 적어도 하나의 원자층을 가진다.
따라서, 기재 상에 적어도 하나의 원자층을 가지는 박막을 안정하게 형성할 수 있다.
자기 정지 반응 성막 장치는 가열기 유닛을 더 포함할 수 있다. 가열기 유닛은 기재를 가로질러서 제1 헤드에 대향하도록 배치되고, 기재를 소정의 온도로 가열할 수 있도록 구성된다.
따라서, 기재의 성막 영역이 소정의 성막 온도로 안정하게 가열될 수 있기 때문에, 원자층 또는 분자층의 막 품질을 개선할 수 있다.
가열기 유닛의 구성은 특별히 제한되지 않고, 단지 전도, 대류 또는 방사를 통해 기재를 가열할 수 있는 것을 필요로 할 뿐이다. 예를 들어, 가열기 유닛은 소정의 온도로 가열된 유체를 기재의 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 토출 유닛을 포함한다. 따라서, 기재의 성막 영역을 가열하는 동안 유체의 압력에 의해 기재의 느슨함을 억제할 수 있고, 기재와 적어도 하나의 제1 헤드 사이에 소정의 틈새를 안정하게 유지할 수 있다.
자기 정지 반응 성막 장치는 제3 가이드 롤러 및 제2 헤드를 더 포함할 수 있다.
제3 가이드 롤러는 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제3 방향으로부터 제3 방향에 평행하지 않은 제4 방향으로 변화시키도록 구성된다.
제2 헤드는 제2 가이드 롤러와 제3 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된다.
상기 구성에서, 제2 헤드는 적어도 하나의 제1 헤드로부터 토출되는 원료 기체와 동일한 기체 또는 적어도 하나의 제1 헤드로부터 토출되는 원료 기체와 상이한 기체를 토출하도록 구성될 수 있다. 특히, 제2 헤드는 적어도 하나의 제1 헤드에 의해 형성된 원자층 또는 분자층과 동일한 물질을 포함하는 원자층 또는 분자층을 형성할 수 있다. 별법으로, 제2 헤드는 적어도 하나의 제1 헤드에 의해 형성된 원자층 또는 분자층과 상이한 물질을 포함하는 원자층 또는 분자층을 형성할 수 있다.
다른 한편, 본 게재물의 또 다른 실시양태에 따르면, 제1 롤러 군 및 복수의 제1 헤드를 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치가 제공된다.
제1 롤러 군은 롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 제1 가이드 롤러를 포함한다.
복수의 제1 헤드는 각각 복수의 제1 가이드 롤러 중에서 소정의 제1 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된다.
자기 정지 반응 성막 장치에서는 기재의 제1 표면이 복수의 제1 가이드 롤러에 의해 지지되고, 기재가 복수의 제1 가이드 롤러 사이에서 선 모양으로 다리를 형성한다. 다른 한편, 복수의 제1 헤드는 복수의 제1 가이드 롤러 사이에 배치되고, 이렇게 해서 기재의 제2 표면에 수평 방향으로 대향한다. 따라서, 기재와 복수의 제1 헤드 각각 사이의 틈새가 안정하게 확보될 수 있기 때문에, 기재의 제2 표면에 원자층 또는 분자층을 안정하게 형성할 수 있다. 게다가, 원자층 또는 분자층이 복수의 제1 헤드에 의해 형성되기 때문에, 생산성을 개선할 수 있다.
자기 정지 반응 성막 장치는 제2 롤러 군 및 복수의 제2 헤드를 더 포함할 수 있다.
제2 롤러 군은 기재의 제2 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 제2 가이드 롤러를 포함한다.
복수의 제2 헤드는 각각 복수의 제2 가이드 롤러 중에서 소정의 제2 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제1 표면 쪽으로 토출하도록 구성된다.
따라서, 원자층 또는 분자층이 기재의 제1 표면 뿐만 아니라 기재의 제2 표면에도 형성될 수 있다.
이 경우, 자기 정지 반응 성막 장치는 처리 유닛을 더 포함할 수 있다. 처리 유닛은 제1 롤러 군과 제2 롤러 군 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면 및 기재의 제2 표면에서 분진 제거 작용을 수행하도록 구성된다.
따라서, 기재의 제1 표면 및 기재의 제2 표면을 청소할 수 있기 때문에, 기재의 양 표면에 원자층 또는 분자층을 고품질로 안정하게 형성할 수 있다.
자기 정지 반응 성막 장치는 기재를 제1 롤러 군에 공급하도록 구성된 권출 롤러 및 제1 롤러 군으로부터 공급되는 기재를 권취하도록 구성된 권취 롤러를 더 포함할 수 있다.
따라서, 기재에 연속 성막을 수행할 수 있기 때문에 생산성을 개선할 수 있다.
자기 정지 반응 성막 장치는 제1 롤러 군 및 복수의 제1 헤드를 수용하도록 구성된 챔버를 더 포함할 수 있다.
따라서, 기재의 성막 분위기를 자유롭게 조정할 수 있다. 챔버의 분위기는 공기 또는 감압 분위기일 수 있다. 별법으로, 챔버의 분위기는 소정의 불활성 기체 분위기로 대체할 수 있다.
본 게재물의 한 실시양태에 따르는 자기 정지 반응 성막 방법은 복수의 가이드 롤러에 의해 롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 지지하면서 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 기재를 운반하는 것을 포함한다.
복수의 가이드 롤러 중의 소정의 가이드 롤러 사이에 각각 배치되는 복수의 헤드로부터 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 토출함으로써, 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에 적어도 하나의 원자층을 갖는 박막이 연속으로 형성된다.
자기 정지 반응 성막 방법에서는, 기재의 제1 표면이 복수의 가이드 롤러에 의해 지지되고, 기재가 복수의 가이드 롤러 사이에서 선 모양으로 다리를 형성한다. 다른 한편, 복수의 헤드가 복수의 가이드 롤러 사이에 배치되고, 이렇게 해서 기재의 제2 표면에 수평 방향으로 대향한다. 따라서, 기재와 복수의 헤드 각각 사이에 소정의 틈새가 안정하게 확보될 수 있기 때문에, 기재의 제2 표면에 원자층 또는 분자층을 안정하게 형성할 수 있다. 게다가, 원자층 또는 분자층이 복수의 헤드에 의해 연속으로 형성되기 때문에, 생산성을 개선할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 게재물의 실시양태에 따르면, 기재에 원자층 또는 분자층을 안정하게 형성할 수 있다.
본 게재물의 이들 목적, 특징 및 이점, 및 다른 목적, 특징 및 이점은 첨부 도면에 도시된 바와 같이 그의 가장 좋은 방식의 실시양태에 대한 하기 상세한 설명에 비추어 볼 때 더 명백해질 것이다.
기재와 적어도 하나의 제1 헤드 사이의 틈새를 소정의 크기로 유지할 수 있기 때문에, 기재의 제2 표면에 원자층 또는 분자층을 안정하게 형성할 수 있다.
기재의 성막 영역이 소정의 성막 온도로 안정하게 가열될 수 있기 때문에, 원자층 또는 분자층의 막 품질을 개선할 수 있다.
기재의 성막 영역을 가열하는 동안 유체의 압력에 의해 기재의 느슨함을 억제할 수 있고, 기재와 적어도 하나의 제1 헤드 사이에 소정의 틈새를 안정하게 유지할 수 있다.
기재에 연속 성막을 수행할 수 있기 때문에 생산성을 개선할 수 있다.
도 1은 본 게재물의 제1 실시양태에 따르는 자기 정지 반응 성막 장치의 개략 구성도.
도 2는 자기 정지 반응 성막 장치에서 가이드 롤러에 의한 기재의 운반 경로를 나타내는 개략도.
도 3은 자기 정지 반응 성막 장치에서 ALD 헤드와 기재 사이의 관계를 나타내는 개략도.
도 4는 자기 정지 반응 성막 장치에서 가열기 유닛의 구성을 나타내는 개략 단면도.
도 5a 내지 5d는 ALD 헤드를 이용하는 자기 정지 반응 성막 방법을 설명하는 개략 공정도.
도 6은 자기 정지 반응 성막 장치에 의해 제조된 필름 소자의 구성 예를 나타내는 개략 단면도.
도 7은 본 게재물의 제2 실시양태에 따르는 자기 정지 반응 성막 장치의 개략 구성도.
도 8은 자기 정지 반응 성막 장치에 의해 제조된 필름 소자의 구성 예를 나타내는 개략 단면도.
도 9는 본 게재물의 제3 실시양태에 따르는 자기 정지 반응 성막 장치의 개략 구성도.
도 10은 본 게재물의 제4 실시양태에 따르는 자기 정지 반응 성막 장치의 개략 구성도.
도 11은 본 게재물의 실시양태의 다른 한 예를 도시하는 주요부 개략도.
이하에서는 본 게재물에 따르는 실시양태를 도면을 참고해서 기술할 것이다. 하기 실시양태에서는 자기 정지 반응 성막 장치의 한 예로서 원자층 퇴적(ALD) 장치를 기술할 것이다.
<제1 실시양태>
도 1은 본 게재물의 제1 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치의 개략 구성도이다. 도 1에서, X-축 및 Y-축은 서로 수직인 수평 방향을 나타내고, Z-축은 수직 방향을 나타낸다. 이 실시양태에서는 롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 한 표면에 원자층을 퇴적시키는 원자층 퇴적 장치 및 원자층 퇴적 방법을 기술할 것이다.
[원자층 퇴적 장치의 전체 구성]
이 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치 (100)는 제1 챔버 (101), 제2 챔버 (102), 및 제3 챔버 (103)를 포함한다. 제1 챔버 (101)에는 가이드 롤러, ALD 헤드 등을 포함하는 성막 유닛 (C11)이 수용된다. 제2 챔버 (102)에는 성막 유닛 (C11)에 기재 (F)를 공급하는 권출 롤러 등을 포함하는 권출 유닛 (C12)이 수용된다. 제3 챔버 (103)에는 성막 유닛 (C11)으로부터 기재 (F)를 권취하는 권취 롤러 등을 포함하는 권취 유닛 (C13)이 수용된다. 제1 챔버 (101)와 제2 챔버 (102) 사이, 및 제1 챔버 (101)와 제3 챔버 (103) 사이에는 기재 (F)가 통과하는 각각의 개구가 형성된다.
제1 챔버 (101) 내지 제3 챔버 (103) 각각은 진공 펌프(나타내지 않음)로 챔버 내부의 공기를 배기할 수 있도록 구성된다. 하나의 공통 진공 펌프가 챔버 (101) 내지 (103) 내부의 공기를 배기할 수 있거나, 또는 연결된 복수의 진공 펌프가 개별적으로 각 챔버 내부의 공기를 배기할 수 있다.
원자층 퇴적 장치 (100)는 소정의 공정 기체, 예컨대 질소 및 아르곤을 제1 챔버 (101) 내지 제3 챔버 (103)로 전도할 수 있는 기체 전도 라인을 포함하고, 각 챔버를 소정의 기체 분위기로 유지할 수 있도록 구성된다.
기재 (F)는 소정의 폭으로 절단되는 유연성을 갖는 긴 플라스틱 필름 또는 긴 시트를 포함한다. 플라스틱 필름의 예는 투광성을 갖는 필름, 예컨대 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 나프탈레이트(PEN), 폴리카르보네이트(PC), 폴리에테르 술폰(PES), 폴리스티렌(PS), 아라미드, 트리아세틸 셀룰로오스(TAC), 시클로-올레핀 중합체(COP), 및 폴리메틸 메타크릴레이트(PMMA)를 포함한다. 기재 (F)는 플라스틱 필름에 제한되지 않고, 금속 필름, 예컨대 알루미늄, 스테인리스스틸, 및 티탄, 유리 필름 등이 기재 (F)로 이용될 수 있다.
[성막 유닛]
(가이드 롤러)
성막 유닛 (C11)은 롤투롤 공정으로 운반되는 기재 (F)의 제1 표면을 지지하면서 기재 (F)의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열되는 복수의 가이드 롤러 (11A), (11B), (11C) 및 (11D)를 포함한다. 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)는 기재 (F)의 뒷 표면(제1 표면) (Fb)을 지지하는 회전가능한 롤 부재를 포함하고, 기재 (F)의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된다. 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)는 X-축 방향으로 중심축을 가지는 실린더 모양을 갖는다.
도 2는 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)에 의한 기재 (F)의 운반 경로를 나타내는 개략도이다. 가이드 롤러 (11A)는 성막 유닛 (C11)에서 기재 (F)의 운반 방향의 상류측에 위치하고, 권출 유닛 (C12)으로부터 공급되는 기재 (F)의 운반 방향을 방향 (D1)으로부터 방향 (D2)으로 변화시킨다. 가이드 롤러 (11B)는 가이드 롤러 (11A)의 바로 하류에 위치하고, 기재 (F)의 운반 방향을 방향 (D2)으로부터 방향 (D3)으로 변화시킨다. 가이드 롤러 (11C)는 가이드 롤러 (11B)의 바로 하류에 위치하고, 기재 (F)의 운반 방향을 방향 (D3)으로부터 방향 (D4)으로 변화시킨다. 가이드 롤러 (11D)는 가이드 롤러 (11C)의 바로 하류에 위치하고, 기재 (F)의 운반 방향을 방향 (D4)으로부터 방향 (D5)으로 변화시킨 후에 기재 (F)를 권취 유닛 (C13)으로 보낸다.
여기서, 방향 (D1) 및 방향 (D2), 방향 (D2) 및 방향 (D3), 방향 (D3) 및 방향 (D4), 및 방향 (D4) 및 방향 (D5)은 서로 평행하지 않은 관계에 있다. 따라서, 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)에서 기재 (F)의 주름각에 의존해서 결정되는 장력을 기재 (F)에 적용할 수 있고, 서로 인접하는 복수의 가이드 롤러 중에서 기재 (F)의 선 모양 운반 상태를 달성할 수 있다.
가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)의 배열 간격은 특별히 제한되지 않고, 기재 (F)의 선 모양 운반 상태가 기재 (F)의 중량에 의해 변하지 않도록 설정한다. 또한, 각 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)에서 기재 (F)의 주름각은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어, 단지 1°이상일 것을 필요로 할 뿐이다.
각 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)는 독립적인 회전 구동원을 가지지만, 독자적인 구동원을 갖지 않는 자유 롤러를 포함할 수 있다. 각 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)는 개별적으로 구동할 수 있도록 구성되기 때문에, 각 가이드 롤러에서 기재 (F)의 장력을 최적화할 수 있다. 구동 방법은 특별히 제한되지 않고, 속도 제어 또는 토크 제어일 수 있다. 기재 (F)와 접촉하는 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)의 주변 표면은 대표적으로 금속 물질로 형성된다. 주변 표면은 금속 물질에 제한되지 않고, 절연 물질 등으로 형성될 수 있다.
성막 유닛 (C11)에서, 기재 (F)의 주행을 안내하는 가이드 롤러의 수는 상기한 예에 제한되지 않고, 추가로 복수의 가이드 롤러가 이용될 수 있다.
(ALD 헤드)
성막 유닛 (C11)은 기재 (F)에 원자층을 퇴적시키기 위한 복수의 ALD 헤드 (12A), (12B) 및 (12C)를 더 포함한다. ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)는 기재 (F)의 운반 방향을 따라서 연속으로 배치되고, 원자층 퇴적용 다양한 원료 기체를 기재 (F)의 앞 표면(제2 표면) (Fa) 쪽으로 토출할 수 있도록 구성된다.
원료 기체의 종류는 형성할 박막의 종류에 의존해서 정한다. 이 실시양태에서는, 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 산화알루미늄(Al2O3)의 원자층이 형성된다. 이 경우에는 제1 전구체 기체 및 제2 전구체 기체가 이용된다. 제1 전구체 기체의 예는 트리메틸알루미늄(TMA; (CH3)3Al) 등을 포함한다. 제2 전구체 기체의 예는 물(H2O) 등을 포함한다. 또한, 퍼지 기체로는 질소(N2) 등이 이용된다.
이들 전구체 기체로는 상기한 물질 이외에도 다음 물질, 예를 들어 비스(tert-부틸이미노)비스(디메틸아미노)텅스텐(VI) ((CH3)3CN)2W(N(CH3)2)2, 트리스(tert-부톡시)실란올 ((CH3)3CO)3SiOH, 디에틸 아연 (C2H5)2Zn, 트리스(디에틸아미노)(tert-부틸이미노)탄탈(V) (CH3)3CNTa(N(C2H5)2)3, 트리스(tert-펜톡시)실란올 (CH3CH2C(CH3)2O)3SiOH, 트리메틸(메틸시클로펜타디에닐)백금(IV) C5H4CH3Pt(CH3)3, 비스(에틸시클로펜타디에닐)루테늄(II) C7H9RuC7H9, (3-아미노프로필)트리에톡시실란 H2N(CH2)3Si(OC2H5)3, 사염화규소 SiCl4, 사염화티탄 TiCl4, 티탄(IV) 이소프로폭시드 Ti[(OCH)(CH3)2]4, 테트라키스(디메틸아미노)티탄(IV) [(CH3)2N]4Ti, 테트라키스(디메틸아미노)지르코늄(IV) [(CH3)2N]4Zr, 트리스[비스(트리메틸실릴)아미노]이트륨 ([[(CH3)3Si]2]N)3Y이 이용될 수 있다.
ALD 헤드 (12A)는 가이드 롤러 (11A)와 가이드 롤러 (11B) 사이에 배치되고, 가이드 롤러 (11A)로부터 가이드 롤러 (11B)로 운반되는 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 산화알루미늄의 원자층을 형성한다. ALD 헤드 (12B)는 가이드 롤러 (11B)와 가이드 롤러 (11C) 사이에 배치되고, 가이드 롤러 (11B)로부터 가이드 롤러 (11C)로 운반되는 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 산화알루미늄의 원자층을 형성한다. 그 다음, ALD 헤드 (12C)는 가이드 롤러 (11C)와 가이드 롤러 (11D) 사이에 배치되고, 가이드 롤러 (11C)로부터 가이드 롤러 (11D)로 운반되는 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 산화알루미늄의 원자층을 형성한다. 이하에서는, ALD 헤드 (12A) 내지 (12C) 각각에 의해 형성되는 원자층을 "ALD 막"이라고도 부른다.
도 3은 ALD 헤드 (12A)와 기재 (F) 사이의 관계를 나타내는 개략도이다. ALD 헤드 (12A)는 원료 기체로서 제1 전구체 기체, 제2 전구체 기체 및 퍼지 기체를 포함하는 다양한 원료 기체를 토출하는 기체 토출 표면 (120)을 포함한다. 기체 토출 표면 (120)은 실질적으로 편평한 표면으로 형성되고, 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 대향하도록 배치된다. ALD 헤드 (12A)에서는, 기체 토출 표면 (120)이 방향 (D2)으로 주행하는 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)과 평행하도록 배치되기 때문에, 기체 토출 표면 (120)과 기재 (F)의 앞 표면 (Fa) 사이에 소정의 간격(틈새) (G)가 형성된다. 간격 (G)의 크기는 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 2 ㎜로 설정할 수 있다.
다양한 원료 기체를 토출하는 복수의 토출구(헤드부) (12s)가 기체 토출 표면 (120)에 형성된다. 이 토출구 (12s)는 기재 (F)의 운반 방향을 따라서 배열되는 복수의 슬릿을 포함한다. 예를 들어, 제1 전구체 기체를 토출하는 제1 슬릿, 퍼지 기체를 토출하는 제2 슬릿, 제2 전구체 기체를 토출하는 제3 슬릿, 및 퍼지 기체를 토출하는 제4 슬릿이 언급된 순서로 기재 (F)의 운반 방향으로 배열된다. 이들 원료 기체는 대표적으로 각 슬릿으로부터 토출될 수 있다. 별법으로, 토출 시간은 개별적으로 조정될 수 있다. 게다가, 기체들이 서로 혼합되는 것을 방지하기 위해 기체 토출 표면 (120)의 적절한 위치에 흡인용 슬릿이 제공될 수 있다.
기체 토출 표면 (120)에 형성되는 제1 슬릿 내지 제4 슬릿의 세트의 수는 하나일 수 있다. 그러나, 이 실시양태에서는 기체 토출 표면 (120)에 제1 슬릿 내지 제4 슬릿의 세트 복수가 반복적으로 배열된다. 따라서, 복수의 원자층으로 형성된 하나의 ALD 막이 하나의 ALD 헤드 (12A)에 의해 형성될 수 있기 때문에, 생산성을 개선할 수 있다.
또한, 다른 ALD 헤드 (12B) 및 (12C) 각각은 상기한 ALD 헤드 (12A)의 구성과 동일한 구성을 가진다. ALD 헤드 (12B)의 기체 토출 표면은 방향 (D3)으로 주행하는 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)과 평행하도록 배치된다. ALD 헤드 (12C)의 기체 토출 표면은 방향 (D4)으로 주행하는 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)과 평행하도록 배치된다. ALD 헤드 (12B) 및 (12C)와 기재 (F) 사이의 간격 (G)의 크기는 각각 ALD 헤드 (12A)와 기재 (F) 사이의 간격 (G)의 크기와 동일한 값, 또는 ALD 헤드 (12A)와 기재 (F) 사이의 간격 (G)의 크기와 상이한 값을 갖도록 설정할 수 있다. 게다가, ALD 헤드 (12B) 및 (12C)는 ALD 헤드 (12A)와 동일한 원료 기체를 토출함으로써 산화알루미늄으로 형성된 ALD 막을 형성하도록 구성되지만, 이에 제한되지 않는다. 산화알루미늄과 다른 물질로 형성된 ALD 막이 형성될 수 있다.
ALD 헤드의 수는 상기한 예에 제한되지 않고, 예를 들어, 요망되는 두께를 갖는 ALD 막을 얻을 수 있도록 적절하게 설정할 수 있다.
(가열기 유닛)
성막 유닛 (C11)은 기재 (F)를 소정의 온도로 가열하기 위한 복수의 가열기 유닛 (13A), (13B) 및 (13C)을 더 포함한다. 가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)은 각각 가이드 롤러 (11A)와 (11B) 사이, 가이드 롤러 (11B)와 (11C) 사이, 및 가이드 롤러 (11C)와 (11D) 사이에 배치되고, 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)에 대향한다. 가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)은 각각 기재 (F)를 가로질러서 ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)에 대향하도록 배치되고, ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)에 대향하는 기재 (F)의 성막 영역을 개별적으로 가열한다.
가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)의 구성은 특별히 제한되지 않고, 가열 시스템에 의존해서 적절한 구성이 이용될 수 있다. 이 실시양태는 제1 챔버 (101)의 내부가 소정의 압력 하에서 질소 기체 분위기로 유지되고 가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)이 도 4에 나타낸 바와 같이 소정의 온도로 가열된 뜨거운 공기를 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb) 쪽으로 토출하는 메카니즘을 이용한다.
도 4는 가열기 유닛 (13A)의 구성을 나타내는 개략 단면도이다. 다른 가열기 유닛 (13B) 및 (13C)은 각각 가열기 유닛 (13A)과 동일한 구성을 가진다. 가열기 유닛 (13A)은 가열기 (131), 팬 (132) 등을 수용하는 케이싱 (133)을 포함한다. 케이싱 (133)은 제1 챔버 (101) 내부의 질소 기체를 흡입하기 위한 흡입구 (134) 및 질소 기체를 토출하는 복수의 토출 노즐 (135)을 포함한다. 가열기 유닛 (13A)은 팬 (132)의 회전에 의해 흡입구 (134)로부터 케이싱 (133)의 내부로 질소 기체를 흡입하고, 가열기 (131)에 의해 소정의 온도로 가열된 질소를 토출 노즐 (135)로부터 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)으로 토출한다. 기재 (F)의 가열 온도는 특히 제한되지 않지만, 예를 들어 200 ℃일 수 있다.
상기 구성을 갖는 가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)에 따르면, 기재 (F)를 소정의 온도로 가열할 수 있을 뿐만 아니라, 토출되는 유체(질소)의 압력에 의해 기재 (F)의 느슨함을 방지할 수 있다. 따라서, 기재 (F)의 느슨함 때문에 초래되는 간격 (G)의 변동을 방지할 수 있다. 별법으로, 질소 기체의 토출 압력에 의해, 기재 (F)와 ALD 헤드 (12A) 내지 (12C) 사이의 간격 (G)을 요망되는 값으로 설정할 수 있다.
[공급 유닛]
권출 유닛 (C12)은 기재 (F)를 권출하는 권출 롤러 (14) 및 성막 전에 기재 (F)에 전처리를 적용하는 전처리 유닛 (15)을 포함한다.
권출 롤러 (14)는 회전수를 조절할 수 있고 소정의 선속도(운반 속도)로 기재 (F)를 성막 유닛 (C11)에 연속으로 보내는 구동원을 포함한다. 권출 유닛 (C12)은 권출 롤러 (14)로부터 공급되는 기재 (F)의 주행을 안내하는 하나 이상의 가이드 롤러를 더 포함할 수 있다. 권출 유닛 (C12)은 방향 (D1)을 따라서 기재 (F)를 성막 유닛 (C11)의 가이드 롤러 (11A)에 공급한다.
전처리 유닛 (15)은 제조되는 소자의 종류(층 구조), 처리 조건 등에 의존해서 선택적으로 이용되는 표면 처리 유닛 (151), 분진/전기 제거 처리 유닛 (152), 자외선(UV) 경화 수지 토출 유닛 (153), UV 조사 유닛 (154), 예열 유닛 (155) 등을 포함한다. 예를 들어, 수증기 배리어 필름을 제조할 때는, 산화알루미늄으로 형성된 ALD 막의 기저층으로서 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 UV 수지층이 형성된다.
[수집 유닛]
다른 한편, 권취 유닛 (C13)은 성막 후 기재 (F)에 후처리를 적용하는 후처리 유닛 (16) 및 기재 (F)를 권취하는 권취 롤러 (17)를 포함한다.
권취 롤러 (17)는 회전수를 조절할 수 있고 기재 (F)를 성막 유닛 (C11)으로부터 소정의 선속도(운반 속도)로 연속으로 권취하는 구동원을 포함한다. 권취 유닛 (C13)은 성막 유닛 (C11)의 가이드 롤러 (11D)로부터 운반된 기재 (F)의 주행을 안내하는 하나 이상의 가이드 롤러를 포함할 수 있다.
후처리 유닛 (16)은 제조되는 소자의 종류(층 구조), 처리 조건 등에 의존해서 선택적으로 이용되는 예열 유닛 (161), UV 경화 수지 토출 유닛 (162), UV 조사 유닛 (163), 분진/전기 제거 처리 유닛 (164), 표면 처리 유닛 (165) 등을 포함한다. 예를 들어, 수증기 배리어 필름이 제조될 때는, 산화알루미늄으로 형성된 상도로서 UV 수지층이 ALD 막 상에 형성된다. 권취 전에 기재 (F) 상에서 분진 제거 작용 또는 전기 제거 작용을 수행함으로써 코일의 붕괴를 방지하기 위해 분진/전기 제거 처리 유닛 (164)이 적용된다. 예를 들어, 기재 (F)를 권취한 후 권취 롤러 (17)를 권출 롤러로서 구동하여 기재 (F)를 성막 유닛 (C11)에 재적용할 때, 예열 유닛 (161) 및 표면 처리 유닛 (165)이 적용된다.
[제어 유닛]
원자층 퇴적 장치 (100)가 각 유닛, 예를 들어, 성막 유닛 (C11), 권출 유닛 (C12), 및 권취 유닛 (C13)의 구동을 제어하는 제어 유닛 (104)(도 1)을 포함한다는 것을 주목해야 한다. 제어 유닛 (104)은 대표적으로 컴퓨터를 포함하고, 권출 롤러 (14), 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D) 및 권취 롤러 (17)의 회전 구동, ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)의 기체 토출, 가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)의 온도 조절 또는 유체 토출 압력 등을 제어한다.
[원자층 퇴적 방법]
이하에서는 상기 원자층 퇴적 장치 (100)를 이용하는 원자층 퇴적 방법을 기술한다.
제1 챔버 (101) 내지 제3 챔버 (103)의 내부는 소정의 압력으로 조정된 질소 기체 분위기로 유지된다. 원자층 퇴적 장치 (100)는 권출 롤러 (14)와 권취 롤러 (17) 사이에서 기재 (F)를 소정의 운반 속도로 운반하면서 권출 유닛 (C12)에서 소정의 전처리를 적용하고, 성막 유닛 (C11)에서 ALD 막을 형성하고, 권취 유닛 (C13)에서 소정의 후처리를 적용한다. 이하에서는, 성막 유닛 (C11)에서의 성막 처리를 주로 기술한다.
원자층 퇴적 장치 (100)는 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)을 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)에 의해 지지하면서 도 2에 나타낸 바와 같이 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 기재 (F)를 운반한다. 따라서, 서로 인접하는 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D) 사이에서 기재 (F)에 소정의 장력을 적용할 수 있고, 기재 (F)의 선 모양 운반 상태를 안정하게 유지할 수 있다.
가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)은 소정의 온도(예를 들어, 200 ℃)로 가열된 질소를 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)에 세게 불어서 기재 (F)를 소정의 온도(예를 들어, 200 ℃)로 가열한다. 게다가, 소정의 유체 압력을 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)에 적용함으로써, 주행 동안 기재 (F)의 덜컹거림(rattling)을 억제할 수 있고, 기재 (F)의 주행 상태의 안정성을 개선할 수 있다.
ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)는 각각 제1 전구체 기체, 퍼지 기체, 제2 전구체 기체 및 퍼지 기체를 언급된 순서로 기재 (F)의 앞 표면 (Fa) 쪽으로 토출함으로써 산화알루미늄으로 형성된 ALD층을 형성한다. 도 5a 내지 5d는 각각 ALD 헤드 (12a)에 의한 ALD층의 성막 공정을 개략적으로 나타낸다.
도 5a에 나타낸 바와 같이, 기재 (F)의 앞 표면이 제1 전구체 기체(예를 들어, TMA) (P1)에 노출될 때, 제1 전구체 기체 (P1)가 기재 (F)의 표면에 흡착되고, 이렇게 함으로써 기재 (F)의 표면에 제1 전구체 기체 (P1)를 포함하는 제1 전구체 층 (L1)이 형성된다. 그 다음, 도 5b에 나타낸 바와 같이, 기재 (F)의 표면이 퍼지 기체 (P0)에 노출되고, 기재 (F)의 표면에 결합되지 않고 기재 (F)의 표면에 남아 있는 제1 전구체 기체 (P1)가 제거된다. 산화알루미늄으로 형성된 ALD층이 형성되는 경우에는 질소 또는 아르곤이 퍼지 기체 (P0)로 이용된다. 그러나, 이들 기체 이외에도, 수소, 산소, 이산화탄소 등이 퍼지 기체 (P0)로 이용될 수 있다.
그 다음, 도 5c에 나타낸 바와 같이, 기재 (F)의 표면이 제2 전구체 기체(예를 들어, H2O) (P2)에 노출된다. 제2 전구체 기체 (P2)가 기재 (F)의 표면에 흡착되고, 이렇게 함으로써 제1 전구체 층 (L1) 상에 제2 전구체 기체 (P2)를 포함하는 제2 전구체 층 (L2)이 형성된다. 그 결과, 제1 전구체 층 (L1)과 제2 전구체 층 (L2) 사이의 화학반응에 의해 산화알루미늄의 단층 (L3)이 형성된다. 그 후, 도 5d에 나타낸 바와 같이, 퍼지 기체 (P0)가 기재 (F)의 표면에 재공급되고, 이렇게 함으로써 기재 (F)의 표면에 결합하지 않고 기재 (F)의 표면에 남아 있는 제2 전구체 기체 (P2)가 제거된다.
ALD 헤드 (12a)를 통과하는 동안 상기 처리가 복수의 주기로 반복되고, 이렇게 함으로써 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 산화알루미늄의 다층을 포함하는 ALD층 (La)이 형성된다. 이 실시양태에 따르면, 화학 반응에 의한 성막 공정 동안 표면 화학 반응의 자기 정지 메카니즘이 작용하기 때문에, 원자층 수준에서 균일한 층 제어를 수행할 수 있고, 기재 (F)의 표면에 높은 막 품질 및 높은 단차피복성을 갖는 막을 형성할 수 있다. 게다가, 기재 (F)가 ALD 헤드 (12A) 내지 (12C) 아래를 통과할 때마다 상기 처리가 복수 회 반복되므로, 성막에 대한 효율이 개선될 수 있다. 이러한 처리를 수행하는 복수의 ALD 헤드가 제공되기 때문에, 요망되는 두께를 갖는 ALD층이 쉽게 형성될 수 있다.
이 실시양태에서는 ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)가 각각 가이드 롤러 (11A)와 (11B) 사이, 가이드 롤러 (11B)와 (11C) 사이, 및 가이드 롤러 (11C)와 (11D) 사이에 배치되기 때문에, 서로 수평 방향으로 대향하도록 선 모양으로 운반되는 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 ALD 헤드 (12A) 내지 (12C) 각각의 기체 토출 표면 (120)을 배치할 수 있다. 따라서, 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)과 기체 토출 표면 (120) 사이에 형성되는 간격(틈새) (G)이 소정의 값으로 유지될 수 있고, ALD층의 성막 안정성이 개선될 수 있다. 게다가, ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)가 기재 (F)의 운반 방향에 대해 직렬로 배열되기 때문에, 생산성이 개선될 수 있다.
게다가, 이 실시양태에 따르면, 기재 (F)의 성막 표면(앞 표면 (Fa))이 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)와 접촉하지 않도록 구성되기 때문에, 성막층(ALD층)이 긁히거나 또는 분진과 부착하는 것을 피할 수 있다. 따라서, 높음 품질의 ALD층이 안정하게 형성될 수 있다.
게다가, 이 실시양태에 따르면, 제1 챔버 (101) 내지 제3 챔버 (103)가 각각 독립 챔버로 구성되기 때문에, 성막 유닛 (C11), 권출 유닛 (C12), 및 권취 유닛 (C13)은 성막 조건에 따라서 상이한 분위기로 조정될 수 있다. 따라서, 제조되는 소자의 종류에 의존해서 처리 조건을 설정하기 위한 자유도를 향상시킬 수 있다.
[필름 소자]
도 6은 원자층 퇴적 장치 (100)에 의해 제조된 필름 소자의 구성 예를 나타내는 개략 단면도이다. 도면에 나타낸 필름 소자 (FD1)는 기재 (F)의 표면에 기저층(하도층) (R1), ALD층 (La), ALD층 (Lb) 및 (Lc), 및 보호층(상도층) (R2)이 언급된 순서로 형성된 적층체 구성을 가진다.
기저층 (R1)은 권출 유닛 (C12)에서 UV 경화 수지 토출 유닛 (153) 및 UV 조사 유닛 (154)을 통과함으로써 제조되는 UV 경화 수지를 포함한다. ALD층 (La)은 성막 유닛 (C11)에서 ALD 헤드 (12A)를 통과함으로써 형성된 산화알루미늄을 포함하는 다층이다. 마찬가지로, ALD층 (Lb) 및 (Lc)은 각각 ALD 헤드 (12B) 및 (12C)를 통과함으로써 형성되는 산화알루미늄을 포함하는 다층이다. 보호층 (R2)은 권취 유닛 (C13)에서 UV 경화 수지 토출 유닛 (162) 및 UV 조사 유닛 (163)을 통과함으로써 형성된 UV 경화 수지를 포함한다. 이러한 구성을 갖는 필름 소자는 예를 들어 수증기 배리어 필름으로서 적용될 수 있다.
<제2 실시양태>
도 7은 본 게재물의 제2 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치의 개략 구성도이다. 이 실시양태에서는 제1 실시양태에 따르는 것과 동일한 구성 및 작용에 대한 설명은 생략하거나 또는 간략화하고, 제1 실시양태와 상이한 성분을 주로 기술한다.
원자층 퇴적 장치 (200)는 제1 챔버 (201), 제2 챔버 (202), 및 제3 챔버 (203)를 포함한다. 제1 챔버 (201)에는 가이드 롤러, ALD 헤드 등을 포함하는 성막 유닛 (C21)이 수용된다. 제2 챔버 (202)에는 성막 유닛 (C21)에 기재 (F)를 공급하는 권출 롤러 등을 포함하는 권출 유닛 (C22)이 수용된다. 제3 챔버 (203)에는 성막 유닛 (C21)으로부터 기재 (F)를 권취하는 권취 롤러 등을 포함하는 권취 유닛 (C23)이 수용된다. 제1 챔버 (201)와 제2 챔버 (202) 사이, 및 제1 챔버 (201)와 제3 챔버 (203) 사이에는 기재 (F)가 통과하는 각각의 개구가 형성된다. 이 실시양태에 따르는 성막 유닛 (C21)은 롤투롤 공정으로 운반되는 기재 (F)의 양 표면에 원자층을 퇴적시킨다.
성막 유닛 (C21)은 제1 롤러 군 (210) 및 제1 롤러 군 (210)의 바로 하류에 위치하는 제2 롤러 군 (220)을 포함한다. 제1 롤러 군 (210)은 롤투롤 공정으로 운반되는 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)을 지지하면서 기재 (F)의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 가이드 롤러 (21A), (21B) 및 (21C)를 포함한다. 제2 롤러 군 (220)은 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)을 지지하면서 기재 (F)의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 가이드 롤러 (21D), (21E) 및 (21F)를 포함한다.
가이드 롤러 (21A) 내지 (21F)는 각각 제1 실시양태에서 기술한 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)와 동일한 구성을 가지므로, 여기서는 가이드 롤러 (21A) 내지 (21F)에 대한 상세한 설명을 생략할 것이다.
성막 유닛 (C21)은 복수의 ALD 헤드 (22A), (22B), (22C) 및 (22D)를 포함한다. ALD 헤드 (22A)는 가이드 롤러 (21A)와 가이드 롤러 (21B) 사이에 배치되고, ALD 헤드 (22B)는 가이드 롤러 (21B)와 가이드 롤러 (21C) 사이에 배치된다. ALD 헤드 (22A) 및 (22B)는 각각 소정의 간격(틈새)을 통해 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 대향하고, ALD층 성막용 다양한 원료 기체를 기재 (F)의 앞 표면 (Fa) 쪽으로 토출한다.
다른 한편, ALD 헤드 (22C)는 가이드 롤러 (21D)와 가이드 롤러 (21E) 사이에 배치되고, ALD 헤드 (22D)는 가이드 롤러 (21E)와 가이드 롤러 (21F) 사이에 배치된다. ALD 헤드 (22C) 및 (22D)는 각각 소정의 간격(틈새)을 통해 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)에 대향하고, ALD층 성막용 다양한 원료 기체를 기재 (F)의 앞 표면 (Fa) 쪽으로 토출한다.
ALD 헤드 (22A) 내지 (22D)는 각각 제1 실시양태에 기술된 ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)와 동일한 구성을 가지기 때문에, 여기서는 ALD 헤드 (22A) 내지 (22D)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
성막 유닛 (C21)은 복수의 가열기 유닛 (23A), (23B), (23C) 및 (23D)을 포함한다. 가열기 유닛 (23A) 내지 (23D)은 각각 기재 (F)를 가로질러서 ALD 헤드 (22A) 내지 (22D)에 대향하도록 배치된다. 가열기 유닛 (23A) 내지 (23D)은 각각 제1 실시양태에 기술된 가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)과 동일한 구성을 가지기 때문에, 여기서는 가열기 유닛 (23A) 내지 (23D)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
성막 유닛 (C21)은 기재 (F)의 양 표면에서 표면 처리를 수행하는 처리 유닛 (28)을 더 포함한다. 처리 유닛 (28)은 제1 롤러 군 (210)과 제2 롤러 군 (220) 사이에서 기재 (F)의 운반 경로에 놓인다. 이 실시양태에서, 처리 유닛 (28)은 가이드 롤러 (21C)와 가이드 롤러 (21D) 사이에서 운반되는 기재 (F)를 가로질러서 배치되는 1쌍의 처리 유닛 (28a) 및 (28b)을 포함한다.
처리 유닛 (28a)은 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 대향하고, 처리 유닛 (28b)은 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)에 대향한다. 처리 유닛 (28a) 및 (28b)은 기재 (F)의 앞 표면 (Fa) 및 뒷 표면 (Fb)에 부착된 분진을 제거하는 기능, 또는 기재 (F)의 앞 표면 (Fa) 및 뒷 표면 (Fb) 상의 전하를 제거하는 기능을 가진다. 처리 유닛 (28a) 및 (28b)의 구성은 특별히 제한되지 않고, 예를 들어 코로나 처리 같은 방전 메카니즘일 수 있다. 따라서, 기재 (F)의 앞 표면 (Fa) 상의 성막 처리 동안에 부착된 분진 등을 제거할 수 있기 때문에, 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb) 상에서 성막 처리를 적절히 수행할 수 있다.
권출 유닛 (C22) 및 권취 유닛 (C23)은 제1 실시양태와 동일한 구성을 가진다. 이 실시양태에서, 전처리 유닛 (25) 및 후처리 유닛 (26)은 예를 들어 기재 (F)의 양 표면에 UV 수지층을 형성하기 위해 UV 경화 수지 방전 유닛을 기재 (F)의 양 표면측에 놓는다는 점에서 제1 실시양태와 상이하다.
또한, 상기한 바와 같이 구성된 이 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치 (200)에서는 제1 실시양태와 동일한 작용을 달성할 수 있다. 게다가, 이 실시양태에 따르면, 롤투롤 공정으로 운반되는 기재 (F)의 양 표면에 소정의 두께를 갖는 ALD 막을 형성할 수 있다.
도 8은 원자층 퇴적 장치 (200)에 의해 제조된 필름 소자의 구성 예를 나타내는 개략 단면도이다. 도면에 나타낸 필름 소자 (FD2)는 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 기저층(하도층) (R1), ALD층 (La) 및 (Lb), 보호층(상도층) (R2)이 언급된 순서로 형성되고 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)에 기저층 (R1), ALD층 (Lc) 및 ALD층 (Ld) 및 보호층 (R2)이 언급된 순서로 형성된 적층체 구성을 가진다.
기저층 (R1)은 권출 유닛 (C22)에서 형성된 UV 경화 수지를 포함한다. ALD층 (La) 및 (Lb)은 성막 유닛 (C21)에서 각각 ALD 헤드 (22A) 및 (22B)를 통과함으로써 형성된 산화알루미늄을 포함하는 다층이다. 마찬가지로, ALD층 (Lc) 및 (Ld)은 각각 ALD 헤드 (22C) 및 (22D)를 통과함으로써 형성된 산화알루미늄을 포함하는 다층이다. 보호층 (R2)은 권취 유닛 (C23)에서 형성된 UV 경화 수지를 포함한다. 상기한 바와 같이 구성된 필름 소자는 예를 들어 수증기 배리어 필름으로서 적용될 수 있다.
<제3 실시양태>
도 9는 본 게재물의 제3 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치의 개략 구성도이다. 이 실시양태에서는, 제1 실시양태에 따르는 것과 동일한 구성 및 작용에 대한 설명을 생략하거나 또는 간략화하고, 제1 실시양태와 상이한 성분을 주로 기술한다.
이 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치 (300)는 제1 챔버 (301) 및 제2 챔버 (302)를 포함한다. 제1 챔버 (301)에는 가이드 롤러, ALD 헤드 등을 포함하는 성막 유닛 (C31)이 수용된다. 제2 챔버 (302)에는 성막 유닛 (C31)에 기재 (F)를 공급하는 권출 롤러, 성막 유닛 (C31)으로부터 기재 (F)를 권취하는 권취 롤러 등을 포함하는 권출/권취 유닛 (C32)이 수용된다. 제1 챔버 (301)와 제2 챔버 (302) 사이에는 기재 (F)가 통과하는 개구가 형성된다. 이 실시양태에 따르는 성막 유닛 (C31)은 롤투롤 공정으로 운반되는 기재 (F)의 한 표면에 원자층을 퇴적시킨다.
성막 유닛 (C31)은 롤투롤 공정으로 운반되는 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)을 지지하면서 기재 (F)의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 가이드 롤러 (31A), (31B), (31C), (31D), 31(E) 및 (31F)를 포함한다. 이 실시양태에서 복수의 가이드 롤러 (31A) 내지 (31F)는 제1 챔버 (301)에서 실질적으로 원 모양을 가지는 기재의 운반 경로를 형성하도록 배열된다. 가이드 롤러 (31A) 내지 (31F)는 각각 제1 실시양태에서 기술한 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)와 동일한 구성을 가지기 때문에, 여기서는 가이드 롤러 (31A) 내지 (31F)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
성막 유닛 (C31)은 복수의 ALD 헤드 (32A), (32B), (32C), (32D) 및 (32E)를 포함한다. ALD 헤드 (32A)는 가이드 롤러 (31A)와 가이드 롤러 (31B) 사이에 배치되고, ALD 헤드 (32B)는 가이드 롤러 (31B)와 가이드 롤러 (31C) 사이에 배치된다. ALD 헤드 (32C)는 가이드 롤러 (31C)와 가이드 롤러 (31D) 사이에 배치되고, ALD 헤드 (32D)는 가이드 롤러 (31D)와 가이드 롤러 (31E) 사이에 배치된다. 그 다음, ALD 헤드 (32E)는 가이드 롤러 (31E)와 가이드 롤러 (31F) 사이에 배치된다.
ALD 헤드 (32A) 내지 (32E)는 각각 소정의 간격(틈새)을 통해 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 대향하고, ALD층 성막용 다양한 원료 기체를 기재 (F)의 앞 표면 (Fa) 쪽으로 토출한다. ALD 헤드 (32A) 내지 (32E)는 각각 제1 실시양태에서 기술한 ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)와 동일한 구성을 가지기 때문에, 여기서는 ALD 헤드 (32A) 내지 (32E)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
성막 유닛 (C31)은 복수의 가열기 유닛 (33A), (33B), (33C), (33D) 및 (33E)을 포함한다. 가열기 유닛 (33A) 내지 (33E)은 각각 기재 (F)를 가로질러서 ALD 헤드 (32A) 내지 (32E)에 대향하도록 배치된다. 가열기 유닛 (33A) 내지 (33E)은 각각 제1 실시양태에 기술된 가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)과 동일한 구성을 가지기 때문에, 여기서는 가열기 유닛 (33A) 내지 (33E)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
권출/권취 유닛 (C32)은 권출 롤러 (14), 전처리 유닛 (35), 후처리 유닛 (36) 및 권취 롤러 (17)를 포함한다. 전처리 유닛 (35) 및 후처리 유닛 (36)은 각각 제1 실시양태에서 기술한 전처리 유닛 (15) 및 후처리 유닛 (16)과 동일한 구성을 가진다.
또한, 상기한 바와 같이 구성된 이 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치 (300)에서는 제1 실시양태와 동일한 작용을 달성할 수 있다. 게다가, 이 실시양태에 따르면, 권출 롤러 (14) 및 권취 롤러 (17)가 둘 모두 제2 챔버 (302) 내에 수용되기 때문에, 전체 장치의 크기를 축소할 수 있거나, 또는 진공 펌핑 시스템의 구성을 간략화할 수 있다.
<제4 실시양태>
도 10은 본 게재물의 제4 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치의 개략 구성도이다. 이 실시양태에서는 제1 실시양태에 따르는 것과 동일한 구성 및 작용에 대한 설명을 생략하거나 또는 간략화하고, 제1 실시양태와 상이한 성분을 주로 기술한다.
이 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치 (400)는 제1 챔버 (401) 및 제2 챔버 (402)를 포함한다. 제1 챔버 (401)에는 가이드 롤러, ALD 헤드 등을 포함하는 성막 유닛 (C41)이 수용된다. 제2 챔버 (402)에는 성막 유닛 (C41)에 기재 (F)를 공급하는 권출 롤러, 성막 유닛 (C41)으로부터 기재 (F)를 권취하는 권취 롤러 등을 포함하는 권출/권취 유닛 (C42)이 수용된다. 제1 챔버 (401)와 제2 챔버 (402) 사이에는 기재 (F)가 통과하는 개구가 형성된다. 이 실시양태에 따르는 성막 유닛 (C41)은 롤투롤 공정으로 운반되는 기재 (F)의 양 표면에 원자층을 퇴적시킨다.
성막 유닛 (C41)은 제1 롤러 군 및 제1 롤러 군 바로 하류에 위치하는 제2 롤러 군을 포함한다. 제1 롤러 군은 롤투롤 공정으로 운반되는 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)을 지지하면서 기재 (F)의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 가이드 롤러 (41A), (41B) 및 (41C)를 포함한다. 제2 롤러 군은 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)을 지지하면서 기재 (F)의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 가이드 롤러 (41D), (41E) 및 (41F)를 포함한다.
가이드 롤러 (41A) 내지 (41F)는 각각 제1 실시양태에서 기술된 가이드 롤러 (11A) 내지 (11D)와 동일한 구성을 가지기 때문에, 여기서는 가이드 롤러 (41A) 내지 (41F)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
성막 유닛 (C41)은 복수의 ALD 헤드 (42A), (42B), (42C) 및 (42D)를 포함한다. ALD 헤드 (42A)는 가이드 롤러 (41A)와 가이드 롤러 (41B) 사이에 배치되고, ALD 헤드 (42B)는 가이드 롤러 (41B)와 가이드 롤러 (41C) 사이에 배치된다. ALD 헤드 (42C)는 가이드 롤러 (41D)와 가이드 롤러 (41E) 사이에 배치되고, ALD 헤드 (42D)는 가이드 롤러 (41E)와 가이드 롤러 (41F) 사이에 배치된다.
ALD 헤드 (42A) 및 (42B)는 각각 소정의 간격(틈새)을 통해 기재 (F)의 앞 표면 (Fa)에 대향하고, ALD층 성막용 다양한 원료 기체를 기재 (F)의 앞 표면 (Fa) 쪽으로 토출한다. 다른 한편, ALD 헤드 (42C) 및 (42D)는 각각 소정의 간격(틈새)을 통해 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb)에 대향하고, ALD층 성막용 다양한 원료 기체를 기재 (F)의 뒷 표면 (Fb) 쪽으로 토출한다. ALD 헤드 (42A) 내지 (42D)는 각각 제1 실시양태에 기술된 ALD 헤드 (12A) 내지 (12C)와 동일한 구성을 가지기 때문에, 여기서는 ALD 헤드 (42A) 내지 (42D)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
성막 유닛 (C41)은 복수의 가열기 유닛 (43A), (43B), (43C) 및 (43D)를 포함한다. 가열기 유닛 (43A) 내지 (43D)은 각각 기재 (F)를 가로질러서 ALD 헤드 (42A) 내지 (42D)에 대향하도록 배치된다. 가열기 유닛 (43A) 내지 (43D)은 각각 제1 실시양태에 기술된 가열기 유닛 (13A) 내지 (13C)과 동일한 구성을 가지기 때문에, 여기서는 가열기 유닛 (43A) 내지 (43D)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
성막 유닛 (C41)은 기재 (F)의 양 표면에서 표면 처리를 수행하는 처리 유닛 (48)을 더 포함한다. 처리 유닛 (48)은 가이드 롤러 (41C)와 가이드 롤러 (41D) 사이에서 기재 (F)의 운반 경로에 놓인다. 이 실시양태에서 처리 유닛 (48)은 제1 실시양태에서 기술된 처리 유닛 (28)과 동일한 구성을 가지기 때문에, 여기서는 처리 유닛 (48)에 대한 상세한 설명을 생략한다.
권출/권취 유닛 (C42)은 권출 롤러 (14), 전처리 유닛 (45), 후처리 유닛 (46) 및 권취 롤러 (17)를 포함한다. 전처리 유닛 (45) 및 후처리 유닛 (46)은 각각 제2 실시양태에서 기술된 전처리 유닛 (25) 및 후처리 유닛 (26)과 동일한 구성을 가진다.
또한, 상기한 바와 같이 구성된 이 실시양태에 따르는 원자층 퇴적 장치 (400)에서는 제1 실시양태와 동일한 작용을 달성할 수 있다. 게다가, 이 실시양태에 따르면, 롤투롤 공정으로 운반되는 기재 (F)의 양 표면에 소정의 두께를 갖는 ALD 막을 형성할 수 있다. 게다가, 이 실시양태에 따르면, 권출 롤러 (14) 및 권취 롤러 (17)가 둘 모두 제2 챔버 (402) 내에 수용되기 때문에, 전체 장치의 크기를 축소할 수 있거나, 또는 진공 펌핑 시스템의 구성을 간략화할 수 있다.
본 게재물의 실시양태들을 위에서 기술하였지만, 본 게재물의 실시양태는 상기한 실시양태에 제한되지 않고, 본 게재물의 요지로부터 벗어남이 없이 다양한 변경을 가할 수 있다.
예를 들어, 상기 실시양태에서는 자기 정지 반응 성막 장치의 한 예로서 원자층 성막 장치를 기술하였지만, 본 게재물은 이에 제한되지 않는다. 또한, 본 게재물은 분자층 퇴적(MLD) 장치에도 적용될 수 있다. 분자층 퇴적 장치는 원자층 퇴적 장치와 동일한 작용 원리(자기 정지 반응)에 의해 박막을 형성하는 장치이다. 분자층 퇴적 장치에서는 형성되는 필름의 물질이 전구체(원료 기체)에 의존해서 상이하다. 대표적으로, 분자층 퇴적 장치는 유기 분자층 퇴적에 이용된다.
게다가, 상기 실시양태에서, 성막 유닛에 놓이는 가이드 롤러 또는 ALD 헤드의 수는 상기한 예에 제한되지 않고, 장치의 크기 등에 의존해서 적절하게 변화시킬 수 있다. 게다가, 상기 실시양태에서는, 예를 들어 도 11에 나타낸 바와 같이 ALD 헤드가 서로 인접하는 가이드 롤러 사이에 하나씩 배치되지만, 복수의 ALD 헤드 (52A), (52B) 및 (52C)가 가이드 롤러 (51A)와 (51B) 사이에 배치될 수 있다. 이 경우, 도면에 나타낸 바와 같이, 하나의 가열기 유닛 (53)이 ALD 헤드 (52A) 내지 (52C)에 대해서 배치될 수 있다. 별법으로, 복수의 가열기 유닛 (53)이 각각의 ALD 헤드 (52A) 내지 (52C)에 대해 개별적으로 배치될 수 있다.
게다가, 상기 실시양태에서는 소정의 온도로 가열된 질소 기체를 기재 쪽으로 토출함으로써 기재를 가열하는 대류 시스템을 가열기 유닛으로 이용하지만, 기재와 직접 접촉하는 가열기 유닛으로부터 열 전도에 의해 기재를 가열할 수 있다. 한편, 성막 챔버의 내부가 진공 분위기인 경우, 적외선 램프 등을 이용하는 방사 가열 시스템을 이용할 수 있다. 가열기 유닛을 이용하는 대신, 전체 챔버를 항온조로 구성할 수 있음을 주목해야 한다.
게다가, ALD 헤드와 기재 사이에 형성된 간격(틈새)을 자동으로 유지하거나 또는 조정할 수 있는 메카니즘이 제공될 수 있다. 이 메카니즘에서는 예를 들어 가이드 롤러의 회전속도 또는 가열기 유닛으로부터 토출되는 유체의 토출 압력을 조정할 수 있다. 별법으로, 상기 예와 상이한 기계적/정전기적 수단을 이용할 수 있다.
게다가, 상기 실시양태에서는 기재 (F)의 한 표면 또는 양 표면에 형성되는 박막의 한 예로서 수증기 배리어 필름을 기술하였지만, 본 게재물은 또한 수증기 배리어 필름 이외에도, 다양한 소자의 표면 보호막(산화방지막), 금속막, 예컨대 전극막 및 배리어 금속막, 유전막, 예컨대 유전상수가 높은 막 및 유전상수가 낮은 막, 압전막, 그라펜막, 탄소 나노튜브막, 비수성 전해질 재충전가능 전지의 분리막의 표면층 등의 형성에 적용할 수 있다.
본 게재물은 또한 다음 구성을 이용할 수 있다는 것을 주목해야 한다.
(1) 롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제1 방향으로부터 제1 방향에 평행하지 않은 제2 방향으로 변화시키도록 구성된 제1 가이드 롤러,
기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제2 방향으로부터 제2 방향에 평행하지 않은 제3 방향으로 변화시키도록 구성된 제2 가이드 롤러, 및
제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 헤드
를 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(2) 상기 (1)에 있어서,
적어도 하나의 제1 헤드가 복수의 종류의 원료 기체를 개별적으로 토출할 수 있는 복수의 헤드부를 포함하는 제2 방향에 평행한 기체 토출 표면을 포함하고, 제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에서 제2 표면에 적어도 하나의 원자층을 갖는 박막을 형성하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(3) 상기 (1) 또는 (2)에 있어서,
기재를 가로질러서 제1 헤드에 대향하도록 배치되고 기재를 소정의 온도로 가열할 수 있도록 구성된 가열기 유닛을 더 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(4) 상기 (3)에 있어서,
가열기 유닛이 소정의 온도로 가열된 유체를 기재의 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 토출 유닛을 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(5) 상기 (1) 내지 (4) 중 어느 하나에 있어서,
제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제3 방향으로부터 제3 방향에 평행하지 않은 제4 방향으로 변화시키도록 구성된 제3 가이드 롤러, 및
제2 가이드 롤러와 제3 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 제2 헤드
를 더 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(6) 상기 (1) 내지 (5) 중 어느 하나에 있어서,
적어도 하나의 제1 헤드가 제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에 배치되는 복수의 제1 헤드를 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(7) 롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 제1 가이드 롤러를 포함하는 제1 롤러 군, 및
각각 복수의 제1 가이드 롤러 중에서 소정의 제1 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 복수의 제1 헤드
를 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(8) 상기 (7)에 있어서,
기재의 제2 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 제2 가이드 롤러를 포함하는 제2 롤러 군, 및
각각 복수의 제2 가이드 롤러 중에서 소정의 제2 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제1 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 복수의 제2 헤드
를 더 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(9) 상기 (8)에 있어서,
제1 롤러 군과 제2 롤러 군 사이에 배치되고 기재의 제1 표면 및 기재의 제2 표면에서 분진 제거 작용을 수행하도록 구성된 처리 유닛을 더 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(10) 상기 (7)에 있어서,
제1 롤러 군에 상기 기재를 공급하도록 구성된 권출 롤러, 및
제1 롤러 군으로부터 공급되는 기재를 권취하도록 구성된 권취 롤러
를 더 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(11) 상기 (10)에 있어서,
권출 롤러와 제1 롤러 군 사이에 배치되고 기재의 제1 표면에서 분진 제거 작용을 수행하도록 구성된 처리 유닛을 더 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(12) 상기 (7)에 있어서,
제1 롤러 군 및 복수의 제1 헤드를 수용하도록 구성된 챔버를 더 포함하는 자기 정지 반응 성막 장치.
(13) 롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 복수의 가이드 롤러에 의해 지지하면서 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 기재를 운반하고,
복수의 가이드 롤러 중에서 소정의 가이드 롤러 사이에 각각 배치되는 복수의 헤드로부터 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 토출함으로써 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에 적어도 하나의 원자층을 갖는 박막을 연속으로 성막시키는
것을 포함하는 자기 정지 반응 성막 방법.
본 게재물은 본 출원의 우선권인 2011년 10월 7일에 일본 특허청에 출원한 일본 특허 출원 JP 2011-222579에 게재된 것과 관련된 주제를 함유하고, 이 출원은 그 전문이 본원에 참고로 포함된다.
첨부된 특허청구범위의 범위 또는 그의 동등물 내에 있는 한에서 설계 요건 및 다른 요인에 의존해서 다양한 변경, 조합, 하위조합 및 변화가 일어날 수 있다는 점을 당 업계 숙련자는 이해해야 한다.
11A 내지 11D, 21A 내지 21F, 31A 내지 31F, 41A 내지 41F, 51A 내지 51B : 가이드 롤러
12A 내지 12C, 22A 내지 22D, 32A 내지 32D, 42A 내지 42D, 52A 내지 52C : ALD 헤드
13A 내지 13C, 23A 내지 23D, 33A 내지 33E, 43A 내지 43D, 53 : 가열기 유닛
14 : 권출 롤러
17 : 권취 롤러
15,25,35,45: 전처리 유닛
16,26,36,46: 후처리 유닛
28,48 : 처리 유닛
100, 200, 300, 400 : 원자층 퇴적 장치
101, 102, 103, 201, 202, 203, 301, 302, 303, 401, 402, 403 :챔버
104 : 제어 유닛
120 : 기체 토출 표면
12s : 토출구
131 : 가열기
132 : 팬
133 : 케이싱
134 : 흡입구
135 : 토출 노즐
151, 165 : 표면 처리 유닛
152, 164 : 분진/전기 제거 유닛
154, 163 : UV 조사 유닛
153, 162 : UV 경화 수지 토출 유닛
155, 161 : 예열 유닛
C11, C21, C31, C41 : 성막 유닛
C12, C22 : 권출 유닛
C13, C23 : 권취 유닛
C32, C42 : 권출/권취 유닛
F : 기재
Fa : 기재 앞 표면
Fb: 기재 뒷 표면
L1 : 제1 전구체층
L2 : 제2 전구체층
L3 : 산화알루미늄 단층
La, Lb, Lc : ALD층
R1 : 하도층
R2 : 상도층
P1 : 제1 전구체 기체
P2 : 제2 전구체 기체
P0 : 퍼지 기체

Claims (13)

  1. 자기 정지 반응 성막 장치로서,
    롤투롤(roll-to-roll) 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제1 방향으로부터 제1 방향에 평행하지 않은 제2 방향으로 변화시키도록 구성된 제1 가이드 롤러,
    기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제2 방향으로부터 제2 방향에 평행하지 않은 제3 방향으로 변화시키도록 구성된 제2 가이드 롤러, 및
    제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 적어도 하나의 제1 헤드
    를 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  2. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 제1 헤드가 복수의 종류의 원료 기체를 개별적으로 토출할 수 있는 복수의 헤드부를 포함하고 제2 방향에 평행한 기체 토출 표면을 포함하고, 제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에서 제2 표면에 적어도 하나의 원자층을 갖는 박막을 형성하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  3. 제1항에 있어서, 기재를 가로질러서 제1 헤드에 대향하도록 배치되고 기재를 소정의 온도로 가열할 수 있도록 구성된 가열기 유닛을 더 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  4. 제3항에 있어서, 가열기 유닛이 소정의 온도로 가열된 유체를 기재의 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 토출 유닛을 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 제3 방향으로부터 제3 방향에 평행하지 않은 제4 방향으로 변화시키도록 구성된 제3 가이드 롤러, 및
    제2 가이드 롤러와 제3 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 제2 헤드
    를 더 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  6. 제1항에 있어서, 적어도 하나의 제1 헤드가 제1 가이드 롤러와 제2 가이드 롤러 사이에 배치되는 복수의 제1 헤드를 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  7. 자기 정지 반응 성막 장치로서,
    롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 제1 가이드 롤러를 포함하는 제1 롤러 군, 및
    각각 복수의 제1 가이드 롤러 중에서 소정의 제1 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제2 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 복수의 제1 헤드
    를 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    기재의 제2 표면을 지지하면서 기재의 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 배열된 복수의 제2 가이드 롤러를 포함하는 제2 롤러 군, 및
    각각 복수의 제2 가이드 롤러 중에서 소정의 제2 가이드 롤러 사이에 배치되고, 기재의 제1 표면에 대향하고, 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 제1 표면 쪽으로 토출하도록 구성된 복수의 제2 헤드
    를 더 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  9. 제8항에 있어서, 제1 롤러 군과 제2 롤러 군 사이에 배치되고 기재의 제1 표면 및 기재의 제2 표면에서 분진 제거 작용을 수행하도록 구성된 처리 유닛을 더 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  10. 제7항에 있어서,
    제1 롤러 군에 상기 기재를 공급하도록 구성된 권출(unwind) 롤러, 및
    제1 롤러 군으로부터 공급되는 기재를 권취하도록 구성된 권취(wind-up) 롤러
    를 더 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  11. 제10항에 있어서, 권출 롤러와 제1 롤러 군 사이에 배치되고 기재의 제1 표면에서 분진 제거 작용을 수행하도록 구성된 처리 유닛을 더 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  12. 제7항에 있어서, 제1 롤러 군 및 복수의 제1 헤드를 수용하도록 구성된 챔버를 더 포함하는, 자기 정지 반응 성막 장치.
  13. 자기 정지 반응 성막 방법으로서,
    롤투롤 공정으로 운반되는 기재의 제1 표면을 복수의 가이드 롤러에 의해 지지하면서 운반 방향을 단계적 방식으로 변화시키도록 기재를 운반하고,
    복수의 가이드 롤러 중에서 소정의 가이드 롤러 사이에 각각 배치되는 복수의 헤드로부터 자기 정지 반응 성막용 원료 기체를 토출함으로써 기재의 제1 표면 반대측인 제2 표면에, 적어도 하나의 원자층을 갖는 박막을 연속으로 성막시키는
    것을 포함하는, 자기 정지 반응 성막 방법.
KR1020120109035A 2011-10-07 2012-09-28 자기 정지 반응 성막 장치 및 자기 정지 반응 성막 방법 KR20130038148A (ko)

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