KR20160017021A - 플라즈마 화학기상 장치 - Google Patents

플라즈마 화학기상 장치 Download PDF

Info

Publication number
KR20160017021A
KR20160017021A KR1020160011449A KR20160011449A KR20160017021A KR 20160017021 A KR20160017021 A KR 20160017021A KR 1020160011449 A KR1020160011449 A KR 1020160011449A KR 20160011449 A KR20160011449 A KR 20160011449A KR 20160017021 A KR20160017021 A KR 20160017021A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
film
film forming
magnetic field
rolls
roll
Prior art date
Application number
KR1020160011449A
Other languages
English (en)
Inventor
안경준
권오대
Original Assignee
(주)에스엔텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by (주)에스엔텍 filed Critical (주)에스엔텍
Publication of KR20160017021A publication Critical patent/KR20160017021A/ko

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
    • C23C16/50—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 using electric discharges
    • C23C16/513—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 using electric discharges using plasma jets
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3266—Magnetic control means
    • H01J37/32669—Particular magnets or magnet arrangements for controlling the discharge
    • 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
    • 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
    • C23C16/458—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 supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • 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
    • C23C16/52—Controlling or regulating the coating process
    • 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
    • C23C16/54—Apparatus specially adapted for continuous coating
    • C23C16/545—Apparatus specially adapted for continuous coating for coating elongated substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32733—Means for moving the material to be treated
    • H01J37/32752—Means for moving the material to be treated for moving the material across the discharge
    • H01J37/32761—Continuous moving
    • H01J37/3277—Continuous moving of continuous material

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

본 발명은 플라즈마 화학기상 장치에 관한 것으로서, 진공챔버; 상기 진공챔버 내부의 진공도를 조절하는 진공조절부; 상기 진공챔버 내부에 공정 가스를 공급하는 가스공급부; 상기 진공챔버 내부에 상호 인접하게 배치되어 회전하며, 상호 인접하는 외주면에 기재가 감아 도는 적어도 3개의 성막롤; 상기 기재를 이송시키는 기재이송부; 상기 성막롤들 중 적어도 어느 하나의 성막롤 내부에 마련되어 상기 성막롤들의 인접 영역에 플라즈마 형성을 위한 자기장을 발생시키는 자기장발생부재; 상기 성막롤에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이에 의해, 성막 속도를 증가시킴과 동시에, 장치의 크기 및 제작비용 증가를 최소화할 수 있는 플라즈마 화학기상 장치가 제공된다.

Description

플라즈마 화학기상 장치{PLASMA CVD APPARATUS}
본 발명은 플라즈마 화학기상 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 고속 및 고품질의 공정 수행이 가능한 플라즈마 화학기상 장치에 관한 것이다.
*반도체나 디스플레이, 태양전지 또는 포장지 제조분야 등에서 기재에 박막을 성막하거나 박막을 식각하는 공정 또는 기재의 표면 특성을 변화시키는 표면처리 등의 공정에 응용되는 기술로 진공 증착법, 스퍼터법 등의 물리 증착법(PVD법)이나, 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition, CVD) 등이 존재한다.
이 중 화학기상증착법을 기반으로하는 플라즈마 화학기상 장치는 플라즈마에 의해 공정 가스를 분해하여 기재 표면에 대해 전술한 바와 같은 일련의 공정을 수행하는 방법으로 응용될 수 있는 것으로서, 최근에는 원통형 전극을 이용한 플라즈마 화학기상 장치가 주목받고 있다.
원통형 전극을 이용한 플라즈마 화학기상 장치는 캐소드 표면자기장의 강도가 우수하고 좁은 면적에 자기장을 집중시켜서 고품질의 플라즈마를 형성할 수 있기 때문에, 일반적인 PVD법을 이용한 장치들에 비해 공정 품질이 우수하고,빠른 공정 속도를 제공하는 장점이 있다.
이러한 원통형 전극을 이용한 플라즈마 화학기상 장치 중 성막 장치에 대한 예가 일본 공개특허 제2006-299361호(이하 '선행특허1'라 함) 및 대한민국 등록특허 제10-1148760호(이하 '선행특허2'이라 함)에 개시된 바 있다.
선행특허1은 도 1에 도시된 바와 같이, 기재(S)가 롤투롤 형태로 드럼(220)을 거쳐 이송되고 드럼(220) 표면에 대향하는 위치에 한 쌍의 원통형 플라즈마 캐소드(210)가 설치된 형태로서 원통형 플라즈마 캐소드(210)로부터 드럼(220)을 향해 플라즈마가 형성되면서 드럼(220)을 지나는 기재(S)에 플라즈마에 의해 분해된 원료 가스가 성막되는 형태로 박막이 증착된다.
그리고 선행특허2는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 기재(S)가 롤투롤 방식으로 이송되는 형태로써 기재(S)가 한 쌍의 원통형 플라즈마 캐소드(110) 표면을 지나는 과정에서 양 원통형 플라즈마 캐소드(110) 사이의 성막 영역에서 분해된 원료 가스가 기재(S)에 성막되는 형태로 박막이 증착된다.
그런데, 이러한 종래 플라즈마 화학기상 장치 중 선행특허1과 같은 경우, 기재가 드럼을 거쳐 이동하는 과정에서 기재에 박막이 증착되기 때문에, 기재에 박막의 두께를 두껍게 성막하기 위해서는 보다 빠른 고속의 성막 속도가 요구된다.
이를 위해 드럼 표면에 대향하는 위치에 복수 쌍의 원통형 전극을 배치하여 두꺼운 박막을 고속으로 성막하는 형태의 플라즈마 화학기상 장치가 제안될 수 있지만, 이는 원통형 전극의 수량이 증가하면서 장치의 크기가 비대해지고 제작비용이 크게 상승하는 문제점이 발생한다.
한편, 선행특허2는 선행특허1과 같은 플라즈마 화학기상 장치가 가지고 있는 문제점을 해소할 수 있는 대안으로서, 이 선행특허2는 양 원통형 전극에 전원을 투입하여 플라즈마를 발생시키면 플라즈마에 의해 발생되는 입자는 대부분 중성입자, 양이온, 음이온의 형태를 갖게 된다. 선행특허1과 같은 구조에서는 하전입자인 양이온과 음이온은 주로 자기장에 의해 원통형 전극 표면근처에 포획되고 중성입자들만이 기재에 도달하게 된다. 하지만 선행특허2의 구조에서는 기재가 원통형 전극의 표면에 밀착되어 있어 중성입자뿐만 아니라 다수의 양이온들이 외부 전기장에 의해 강하게 기재방향으로 힘을 받게 되며, 밀도가 높은 플라즈마 영역이 기재 바로 표면에 존재하게 되어 성막속도가 증가하게 된다.
또한, 기재가 한 쌍의 원통형 전극 중 일 측의 원통형 전극 표면을 지나고 이후 타 측의 원통형 전극을 지나는 과정으로 기재에 박막이 성막되기 때문에 선행특허1과 같은 플라즈마 화학기상 장치에 비해서는 박막의 두께를 두껍고 빠르게 성막할 수 있다.
그러나 이러한 선행특허2의 플라즈마 화학기상 장치는 경우, 선행특허1과 같은 플라즈마 화학기상 장치에 비해서 성막 속도가 빠르지만, 기재가 양 원통형 전극을 지나는 두 부분에서만 성막이 이루어지기 때문에, 보다 빠른 성막 속도 향상을 위해서는 기재의 이송 속도를 증가시키거나 원통형 전극의 수량을 증가시켜야 한다.
하지만, 기재 및 성막 재질과 성막 조건 등의 여건에 따라 설정되는 것으로 기재의 이송 속도를 증가시키는 것에도 한계가 있고, 원통형 전극의 수량을 증가시키는 것은 선행특허1과 마찬가지로 장치의 크기가 비대해지고 제작비용이 크게 상승하는 문제점이 발생한다.
플라즈마 화학기상 장치의 제작비용 상승은 특히 식품 포장지의 베리어 박막을 증착하는 플라즈마 화학기상 장치에서 생산성과 생산 가격의 측면에서 큰 부담으로 작용하는 문제가 있다. 왜냐하면, 식품 포장지에 적용되는 베리어 박막은 우수한 투습 및 투기 특성의 확보와 함께 높은 생산속도 달성과 생산비용 절감의 과제를 항상 안고 있어서, 장치의 제작비용을 최소화하면서 빠른 성막속도를 달성해야하기 때문이다.
따라서 본 발명의 목적은 성막 속도를 증가시킴과 동시에, 장치의 크기 및 제작비용 증가를 최소화할 수 있는 플라즈마 화학기상 장치를 제공하는 것이다.
상기 목적은 본 발명에 따라, 플라즈마 화학기상 장치에 있어서, 진공챔버; 상기 진공챔버 내부의 진공도를 조절하는 진공조절부; 상기 진공챔버 내부에 공정 가스를 공급하는 가스공급부; 상기 진공챔버 내부에 상호 인접하게 배치되어 회전하며, 상호 인접하는 외주면에 기재가 감아 도는 적어도 3개의 성막롤; 상기 기재를 이송시키는 기재이송부; 상기 성막롤들 중 적어도 어느 하나의 성막롤 내부에 마련되어 상기 성막롤들의 인접 영역에 플라즈마 형성을 위한 자기장을 발생시키는 자기장발생부재; 상기 성막롤에 전원을 공급하는 전원공급부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 자기장발생부재는 한 쌍의 성막롤 내부에 마련되어 상기 인접 영역 측을 향하는 자기장을 발생하는 것이 바람직하다.
또는, 상기 자기장발생부재는 상기 성막롤들 모두의 내부에 마련되어 상기 인접 영역 측을 향하는 자기장을 발생하는 것이 효과적이다.
한편, 상기 자기장발생부재는 상기 성막롤의 반경 방향을 향해 상기 성막롤의 내주면에 대해 접근하는 위치와 이격되는 위치로 왕복 이동 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 상기 자기장발생부재는 상기 성막롤의 원주 방향으로 회전각 조절 가능하게 설치될 수 있다.
또한, 상기 자기장발생부재는 상기 성막롤의 내주면을 따라 복수로 마련될 수 있다.
한편, 상기 전원공급부로부터 상기 성막롤에 공급되는 전원의 극성은 동일하거나 상이할 수 있다.
또한, 상기 성막롤들의 직경은 모두 동일하거나, 적어도 어느 하나의 성막롤은 다른 성막롤과 상이한 직경을 가질 수 있다.
이때, 상기 성막롤들의 직경은 100mm 내지 2000mm인 것이 바람직하다.
그리고 상기 성막롤의 내부에는 냉각수과 관류되는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 성막 속도를 증가시킴과 동시에, 장치의 크기 및 제작비용 증가를 최소화할 수 있는 플라즈마 화학기상 장치가 제공된다.
도 1 내지 도 3은 종래 플라즈마 화학기상 장치의 구성도,
도 4는 본 발명의 제1실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 구성도,
도 5는 도 4의 성막롤 영역 확대도.
도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 성막롤 영역 확대도,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 성막롤 영역 확대도,
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 플라즈마 화학 기상 장치에 적용 가능한 자기장발생부재 다른 예들을 도시한 성막롤 영역 확대도.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)는 진공공간을 형성하는 진공챔버(10)와, 진공챔버(10) 내부의 진공도를 조절하는 진공조절부(20)와, 진공챔버(10) 내부에 성막 가스를 공급하는 가스공급부(30)와, 진공챔버(10) 내부에 롤 형태로 회전 가능하게 마련되는 제1 및 제2성막롤유닛(40)과, 제1 및 제2성막롤유닛(40)에 인접하게 마련되는 제3성막롤(70)과, 기재(S)를 제1 및 제2성막롤유닛(40) 및 제3성막롤(70)에 대해 롤투롤 형태로 권출 및 권취하는 기재이송부(50)와, 제1 및 제2성막롤유닛(40)에 전원을 공급하는 전원공급부(60)를 포함한다.
진공챔버(10)는 내압 및 내열 성능이 우수한 금속 또는 합금 등의 판상부재와 프레임 등을 이용하여 적절한 형태의 진공 공간을 갖도록 제작될 수 있다.
이 진공챔버(10) 내부의 일영역에는 부분적으로 도시하지 않았지만 제1 및 제2성막롤유닛(40)의 성막영역을 둘러싸는 쉴드커버(11)가 마련될 수 있다. 여기서, 성막영역은 상호 이격되어 대향 배치된 후술할 양측 제1 및 제2성막롤(41)과 제3성막롤(70) 사이 영역으로서 쉴드커버(11)는 성막영역 주변을 둘러싸도록 배치될 수 있으며, 성막영역의 하부는 진공조절부(20)에 의해 진공 배기된다.
진공조절부(20)는 진공챔버(10) 내부의 진공도를 조절하는 과정에서 진공배기가 저진공에서 고진공 순으로 이루어질 수 있도록 저진공펌프(21) 및 고진공펌프(23)와 복수의 밸브(25) 및 압력조절밸브(27) 및 고진공 밸브(29) 등을 포함할 수 있다.
가스공급부(30)는 진공챔버(10) 내부의 성막영역으로 성막 가스를 공급한다. 여기서, 성막 가스는 기재(S) 상에 박막을 형성하는 원료 가스를 포함하며, 필요에 따라서 원료가스와 반응하여 화합물을 형성하는 반응 가스와, 박막에는 포함되지 않지만 플라즈마 발생이나 막질 향상 등에 기여하는 보조가스를 포함할 수 있다.
이때, 원료 가스로는 Si를 함유하는 HMDSO, TEOS, SiH4, 디메틸실란, 트리메틸실란, 테트라메틸실란, HMDS, TMOS 등일 수 있으며, C를 함유하는 메탄, 에탄, 에틸렌, 아세티렌 등일 수 있다. 또한, Ti를 함유하는 4염화티탄 등을 포함하여 박막의 종류에 따라 다양한 원료 가스를 적절히 선택할 수 있다.
그리고 반응 가스로는 산화물 형성용으로서 산소, 오존, 아산화질소 등을 이용할 수 있으며, 질화물 형성용으로는 질소, 암모니아 등을 박막의 종류에 따라 적절히 선택할 수 있다.
또한, 보조 가스로는 Ar, He, H2 등이 선택적으로 사용될 수 있으며, 이 역시 성막되는 박막의 종류에 따라 다양한 보조 가스가 선택적으로 사용될 수 있다.
이러한 가스공급부(30)는 해당 가스를 진공챔버(10) 내부로 공급하기 위한 가스공급원(31)과, 가스공급원(31)으로부터 진공챔버(10) 내부로 연장되는 가스공급유로(미도시)와, 가스공급유로(미도시)를 개폐하는 가스공급조절기(35)로서 가스유량제어기(37) 및 진공게이지(38)와 밸브 (39)등을 구비할 수 있다.
여기서 가스공급유로(미도시)는 가스공급원(31)으로부터 성막 영역의 복수 영역으로 연장될 수 있는데, 일 예로 가스공급유로(미도시)는 도면으로 볼 때 후술할 제1 및 제2성막롤유닛(40)의 양 제1 및 제2성막롤(41) 사이의 상부 영역과 양 제1 및 제2성막롤(41)의 하부 영역에 위치할 수 있다. 각 영역으로 연장된 가스공급유로(미도시)에는 해당 성막 영역으로 가스를 분사하는 노즐이 구비될 수 있다.
제1 및 제2성막롤유닛(40)은 성막 영역에서 후술할 제3성막롤(70)에 대해 이격되면서 상호 평행하게 이격 배치된 한 쌍의 제1 및 제2성막롤(41)과, 양 제1 및 제2성막롤(41) 내에 마련되어 제1 내지 제3성막롤(41,70)들이 인접하는 영역, 즉, 제1 및 제2성막롤(41)의 표면 및 제3성막롤(70)의 표면에 플라즈마 형성을 위한 자기장을 발생하는 자기장발생부재(44)를 포함한다.
즉, 상기 제1 및 제2 성막롤(41)과 상기 제3성막롤(70)은 회전축이 삼각형을 이루도록 서로 나란하게 인접배치된다.
양 제1 및 제2성막롤(41)은 도시하지 않은 구동수단에 의해 지지축을 중심으로 일 방향 회전하도록 성막영역에 후술할 제3성막롤(70)에 인접하도록 설치된다. 이들 양 제1 및 제2성막롤(41)에는 전원공급부(60)로부터의 전원이 전달된다.
이들 제1 및 제2성막롤(41)은 플라즈마 내성이 우수하고, 내열성과 냉각 효율 및 열전도율이 우수하면서 비자성재료로서 가공성이 우수한 금속재료로 마련되는 것이 바람직한데, 구체적으로는 알루미늄이나 철, 동, 스테인레스 등의 금속재로 마련될 수 있다. 또한, 각 제1 및 제2성막롤(41)의 내부에는 냉각수가 관류될 수 있다.
자기장발생부재(44)는 양 제1 및 제2성막롤(41)의 중앙 지지축 상에 길이 방향을 따라 지지되는 요크플레이트(45)와, 요크플레이트(45) 상에 지지되는 마그네트(46)를 포함한다.
여기서, 마그네트(46)는 요크플레이트(45)의 중앙 영역 길이 방향으로 배치되는 중앙 마그네트(47)와, 중앙 마그네트(47)와 다른 극성을 가지고 중앙 마그네트(47)의 둘레에 트랙형상으로 배치되는 외측 마그네트(48)를 가지고 있다. 이러한 마그네트(46)의 구조는 제1 및 제2성막롤(41) 외부에 레이스 트랙 형상의 플라즈마 트랙을 발생시키기 위한 구조이다. 이때, 자기장발생부재(44)의 극성은 여건에 따라 다양한 형태로 변경될 수 있다. 특히, 자기장발생부재(44)가 성막롤 내부에 복수로 마련되는 경우 그 극성은 공정 조건에 대응하여 최적의 자기장을 형성하는 범위에서 다양하게 변경될 수 있다.
그리고 양측 자기장발생부재(44)의 마그네트(46)는 자기장이 제3성막롤(70)을 향하도록 배치되어 있다. 이는 자기장 발생에 의한 플라즈마의 방향이 양 제1 및 제2성막롤(41)에서 제3성막롤(70)을 향하도록 함으로써, 이동하는 기재(S)가 양 제1 및 제2성막롤(41) 표면 두 영역(a,d)과 양 제1 및 제2성막롤(41)에 인접하는 제3성막롤(70)의 표면 두 영역(b,c)을 통과할 때, 기재(S)의 표면에 박막이 성막되도록 할 수 있다. 이에 따라, 기재(S)의 표면에 박막이 성막되는 영역은 모두 네 곳의 영역(a,b,c,d)으로 이루어지게 된다.
이때, 마그네트(46)는 제1 및 제2성막롤(41) 내부에서 지지축을 중심으로 소정의 각도로 회동 가능하게 마련될 수도 있다. 마그네트(46)의 회동은 수동적인 회동이거나 별도의 구동부에 의한 자동적인 회동일 수 있다. 마그네트(46)의 회동에 따라 자기장 발생 방향을 조절함으로써, 기재(S)의 표면에 성막되는 박막의 두께나 기재(S)의 플라즈마 노출 정도 등과 같은 성막 조건을 조절할 수 있다.
한편, 제3성막롤(70)은 그 외주면 중 일부의 구간이 양 제1 및 제2성막롤(41)에 인접하게 이격되도록 진공챔버(10) 내에 회전 가능하게 위치한다. 그리고 이 제3성막롤(70)의 내부에는 제1 및 제2성막롤(41)으로부터 발생되는 플라즈마에 의한 온도 상승을 냉각하기 위한 냉각수가 관류된다.
한편, 기재이송부(50)는 기재(S)가 롤투롤 방식으로 양 제1 및 제2성막롤(41) 및 제3성막롤(70)을 거쳐 이동하면서 양 제1 및 제2성막롤(41)의 표면과 양 제1 및 제2성막롤(41)에 인접하는 제3성막롤(70)의 표면에서 기재(S)의 표면에 박막이 성막되도록 한다.
이를 위해 기재이송부(50)는 권취된 기재(S)를 권출하는 권출롤(51)과, 권출롤(51)에서 권출되어 제1 및 제2성막롤(41) 및 제3성막롤(70)을 지난 기재(S)를 권취하는 권취롤(55)과, 권출롤(51)에서 권출된 기재(S)가 적절한 장력으로 제1 및 제2성막롤(41) 및 제3성막롤(70)을 거쳐 권취롤(55)로 권취되도록 가이드하는 복수의 가이드롤(53) 및 장력조절수단(미도시)을 구비할 수 있다.
여기서, 기재(S)는 절연성 재료인 합성수지 필름이나 시트로서 PET, PEN, PES, 폴리카보네이트, 폴리올레핀, 폴리이미드 등의 다양한 합성수지재로 마련되거나 종이로 마련될 수 있다. 또한, 기재(S)는 Metal Foil이나 Cu Foil, 스텐레이스 Foil 등의 전도성 재질일 수도 있는데, 기재(S)가 전도성 재질일 경우 제1 및 제2성막롤(41) 및 제3성막롤(70)의 표면은 절연 처리되는 것이 바람직하다.
그리고 권출롤(51)과 권취롤(55) 및 가이드롤(53)은 권출롤(51)에서 권출된 기재(S)가 양측의 제1 및 제2성막롤(41) 중 일 측의 제1 및 제2성막롤(41)을 거친 이후, 제3성막롤(70)을 거쳐 다시 타 측의 제1 및 제2성막롤(41)을 지나 권취롤(55)에 권취되는 범위에서 그 배치를 다양한 형태로 여건 따라 변경할 수 있다.
한편, 전원공급부(60)는 플라즈마 발생을 위한 전원을 양 제1 및 제2성막롤(41)으로 공급한다. 전원은 기재(S)의 재질이나 성막 재질 및 조건 등의 여건에 따라서 다양한 전원을 선택할 수 있는데, 예를 들면, HF(High Frequency : 3~30 MHz 주파수의 교류) 전원이나 VHF(Very High Frequency : 30~300 MHz 주파수의 교류)전원일 수도 있으며, 일반적인 DC 전원, Pulse DC 전원, LF(Low Frequency : 30~300 KHz 주파수의 교류)전원, 또는, MF(300 KHz ~ 3 MHz 주파수의 교류) 전원일 수도 있다. 여기서, 전원공급부로부터 성막롤들로 공급되는 전원의 극성은 동일하거나 상이할 수 있다. 예컨대, 제1 및 제2성막롤(41)에는 양극의 전원이 공급되고, 제3성막롤(70)에는 음극의 전원이 공급될 수도 있으며, 이와 반대로 제1 및 제2성막롤(41)에는 음극의 전원이 공급되고, 제3성막롤(70)에는 양극의 전원이 공급될 수도 있는 등 성막롤들로 공급되는 전원의 극성은 성막 조건이나 요구에 따라 다양하게 변경될 수 있다.
이러한 구성을 갖는 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)를 이용한 플라즈마 화학기상 증착 과정을 간략하게 살펴본다.
먼저, 진공챔버(10) 내부를 진공조절부(20)에서 적절한 진공도로 진공시킨다. 그리고 가스공급부(30)에서 적절한 유량으로 가스를 성막영역으로 투입하면서, 진공조절부(20)에서 적절한 진공도로 진공챔버(10) 내부를 진공을 유지시킨다.
진공챔버(10) 내부가 적절한 진공 상태로 형성되면 전원공급부(60)에서 제1 및 제2성막롤(41)으로 전원을 공급한다.
그러면, 회전하는 양 제1 및 제2성막롤(41)과 제3성막롤(70) 사이 영역에 양측 자기장발생부재(44)에서 발생하는 자기장에 의해 제3성막롤(70)을 향하는 양 제1 및 제2성막롤(41)의 표면 및 양 제1 및 제2성막롤(41)에 인접한 제3성막롤(70)의 표면이 플라즈마에 노출된다.
이에 따라, 권출롤(51)에서 권출되어 일 측의 제1 및 제2성막롤(41)을 거쳐 제3성막롤(70)을 향하는 기재(S)가 일 측의 제1 및 제2성막롤(41) 표면(a 영역)을 지나는 과정에서 기재(S)의 표면에 1차적으로 박막이 성막된다.
그런 다음, 기재(S)가 제3성막롤(70)의 표면을 지나는 과정에서 일 측의 제1 및 제2성막롤(41)과 인접하는 영역(b 영역)에서 기재(S)의 표면에 2차적으로 박막이 성막되고, 타 측의 제1 및 제2성막롤(41)과 인접하는 영역(c 영역)에서 기재(S)의 표면에 3차적으로 박막이 성막된다.
그리고 기재(S)가 제3성막롤(70)을 지나 타 측의 제1 및 제2성막롤(41)의 표면을 지나는 과정(d 영역)에서 기재(S)의 표면에 4차적으로 박막이 성막된다.
타 측의 제1 및 제2성막롤(41)을 지난 기재(S)는 권취롤(55)에 권취됨으로써, 성막 과정이 완료된다.
한편, 기재(S)에 박막이 성막되는 성막과정이 완료되면, 전원공급부(60)에서 전원을 차단하고, 가스공급부(30)에서 가스 공급을 중지한다. 그리고 진공조절부(20)에서 진공챔버(10) 내부의 진공을 파기한다.
진공챔버(10) 내부의 진공이 파기되면, 권취롤(55)에 권취된 박막이 성막된 기재(S)를 진공챔버(10) 외부로 인출시킴으로써, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치(1)를 이용한 플라즈마 화학기상 증착 과정을 마무리한다.
한편, 도 6은 본 발명의 제2실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 성막롤 영역 확대도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 제2실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치는 제1 및 제2성막롤(41) 내부에 자기장발생부재(44)가 구비되지 않고 제3성막롤(70) 내부에 자기장발생부재(44)가 구비되어 제1 내지 제3성막롤(41,70)들이 인접하는 영역, 즉, 제1 및 제2성막롤(41)의 표면 및 이에 대응하는 제3성막롤(70)의 표면에 플라즈마 형성을 위한 자기장을 발생한다.
이 경우에도 전술한 제1실시예와 마찬가지로 a영역 내지 d영역에서 기재(S)의 표면에 박막이 성막된다.
여기서, 제3성막롤(70) 내부에 구비되는 자기장발생부재(44)는 한 쌍 이상의 복수로 마련될 수도 있다.
한편, 도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 성막롤 영역 확대도이다. 이 도면에 도시된 바와 같이, 본 제3실시예에 따른 플라즈마 화학기상 장치는 제1 내지 제3성막롤(41,70) 내부에 모두 자기장발생부재(44)가 구비되어 제1 내지 제3성막롤(41,70)들이 인접하는 a 내지 d영역, 즉, 제1 및 제2성막롤(41)의 표면 및 이에 대응하는 제3성막롤(70)의 표면에 플라즈마 형성을 위한 자기장을 발생한다.
이 경우에도 전술한 제1실시예와 마찬가지로 a영역 내지 d영역에서 기재(S)의 표면에 박막이 성막된다.
여기서, 제1 내지 제3성막롤(41,70) 내부에 구비되는 자기장발생부재(44)는 단일 또는 한 쌍 이상의 복수로 마련될 수도 있다.
한편, 도시하지 않았지만, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치는 전술한 실시예들을 포함하여 본 발명의 기술적 사상에 의해 구현될 수 있는 다양한 실시예들에 의해서 성막롤들은 적어도 3개 이상의 4개 등의 복수로 마련되어 상호 인접하게 배치될 수 있으며, 기재(S)는 상호 인접하는 성막롤들의 외주면을 감아 도는 형태로 이동할 수 있다.
그리고, 성막롤들 중 적어도 어느 하나의 성막롤이나 복수의 성막롤 내부에 자기장발생부재가 적어도 하나 또는 복수로 마련되어 성막롤들의 인접하는 외주면 측으로 자기장을 형성함으로써 복수의 영역에 플라즈마를 밀집시킴으로써, 기재(S)가 이 복수의 플라즈마 밀집영역을 거쳐 이동되도록 할 수 있다.
한편, 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 성막롤 내부에 구비되는 자기장발생부재(44)는 성막롤(41,70)의 내주면에 대해 접근하는 위치와 이격되는 위치로 왕복 이동 가능하게 설치될 수도 있다. 이는 자기장의 강도를 조절함으로써, 기재(S)의 종류에 따라 적절한 자기장 강도를 선택하기 위함이다. 이를 위해서 자기장발생부재(44)를 왕복이동 가능하게 지지하는 왕복이동수단(미도시)을 다양한 형태의 수동적 또는 자동적 구성으로 구비할 수 있다.
이러한 자기장발생부재(44)의 거리 조절은 전술한 실시예들을 포함하여 본 발명의 기술적 사상에 의해 구현될 수 있는 다양한 실시예들에 모두 적용될 수 있다.
또한, 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치의 성막롤(41,70) 내부에 구비되는 자기장발생부재(44)는 성막롤(41,70)의 원주 방향으로 회전각 조절 가능하게 설치될 수도 있다. 이는 자기장의 방향 및 강도 조절을 위한 것으로서, 이 또한 기재(S)의 종류에 따라 적절한 자기장의 방향과 강도를 선택하기 위함이다. 이를 위해서 자기장발생부재(44)의 회전각을 조절하기 위한 회전각조절수단(미도시)을 다양한 형태의 수동적 또는 자동적 구성으로 구비할 수 있다.
이러한 자기장발생부재(44)의 회전각 조절은 전술한 실시예들을 포함하여 본 발명의 기술적 사상에 의해 구현될 수 있는 다양한 실시예들에 모두 적용될 수 있다.
한편, 도시하지 않았지만 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치에서 성막롤들은 그 직경이 모두 동일하거나, 적어도 어느 하나의 성막롤은 다른 성막롤과 상이한 직경을 갖는 형태로 마련될 수 있다. 이때, 상기 성막롤들의 직경은 100mm 내지 2000mm 범위 내에서 선택될 수 있다.
이와 같이, 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치는 기재가 이송하는 과정에서 상호 인접하는 복수의 성막롤 외주면을 거치면서 적어도 4차례에 걸쳐 성막이 이루어지기 때문에, 성막 공정 속도를 증가시킬 수 있고, 동시에 장치의 크기 및 제작비용 증가를 최소화할 수 있다.
전술 및 실시예에서는 본 발명에 따른 플라즈마 화학기상 장치를 성막 공정 수행을 위한 성막 장치를 예로 하여 설명하였지만, 본 발명은 기재(S)의 표면에 일련의 패턴을 식각하는 플라즈마 CVD 식각 장치 및 기재(S)의 표면 특성을 특정한 형태로 형성하기 위한 플라즈마 CVD 표면처리 장치에 적용될 수 있음은 물론이다.
10 : 진공챔버 20 : 진공조절부
30 : 가스공급부 40 : 제1 및 제2성막롤유닛
41 : 제1 및 제2성막롤 44 : 자기장발생부재
46 : 마그네트 50 : 기재이송부
60 : 전원공급부 70 : 제3성막롤

Claims (10)

  1. 플라즈마 화학기상 장치에 있어서,
    진공챔버;
    상기 진공챔버 내부의 진공도를 조절하는 진공조절부;
    상기 진공챔버 내부에 공정 가스를 공급하는 가스공급부;
    상기 진공챔버 내부에 회전 축이 삼각형을 이루도록 상호 나란하게 인접배치되어 회전하며, 상호 인접하는 외주면에 기재가 감아 도는 3개의 성막롤;
    상기 기재를 이송시키는 기재이송부;
    상기 성막롤들 중 적어도 어느 하나의 성막롤 내부에 다른 성막롤을 바라보며 마련되며, 상기 성막롤들의 서로 바라보는 각 면의 인접 영역에 플라즈마 형성을 위한 자기장을 발생시키는 자기장발생부재;
    상기 성막롤에 전원을 공급하는 전원공급부;
    를 포함하고,
    상기 성막롤들중 어느 하나의 성막롤의 표면에는 두 개의 플라즈마 영역이 형성되고, 나머지 두개의 성막롤 표면에는 각각 하나의 플라즈마 영역이 형성되며, 상기 기재의 어느 한면은 상기 성막롤들을 한번 감아돌면서 네 개의 플라즈마 영역에서 성막되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 자기장발생부재는 한 쌍의 성막롤 내부에 마련되어 상기 인접 영역 측을 향하는 자기장을 발생하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 자기장발생부재는 상기 성막롤들 모두의 내부에 마련되어 상기 인접 영역 측을 향하는 자기장을 발생하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 자기장발생부재는 상기 성막롤의 반경 방향을 향해 상기 성막롤의 내주면에 대해 접근하는 위치와 이격되는 위치로 왕복 이동 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 자기장발생부재는 상기 성막롤의 원주 방향으로 회전각 조절 가능하게 설치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 자기장발생부재는 상기 성막롤의 내주면을 따라 복수로 마련되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 전원공급부로부터 상기 성막롤에 공급되는 전원의 극성은 동일하거나 상이한 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 성막롤들의 직경은 모두 동일하거나, 적어도 어느 하나의 성막롤은 다른 성막롤과 상이한 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 성막롤들의 직경은 100mm 내지 2000mm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 성막롤의 내부에는 냉각수과 관류되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 화학기상 장치.
KR1020160011449A 2012-12-05 2016-01-29 플라즈마 화학기상 장치 KR20160017021A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020120140058 2012-12-05
KR20120140058 2012-12-05

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130075400A Division KR101619152B1 (ko) 2012-12-05 2013-06-28 플라즈마 화학기상 장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20160017021A true KR20160017021A (ko) 2016-02-15

Family

ID=51126553

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130075400A KR101619152B1 (ko) 2012-12-05 2013-06-28 플라즈마 화학기상 장치
KR1020160011449A KR20160017021A (ko) 2012-12-05 2016-01-29 플라즈마 화학기상 장치

Family Applications Before (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020130075400A KR101619152B1 (ko) 2012-12-05 2013-06-28 플라즈마 화학기상 장치

Country Status (1)

Country Link
KR (2) KR101619152B1 (ko)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101886253B (zh) * 2010-06-25 2013-09-11 合肥科烨电物理设备制造有限公司 潘宁放电离子源柔性材料真空镀膜机
JP5641877B2 (ja) 2010-10-29 2014-12-17 株式会社神戸製鋼所 プラズマｃｖｄ装置
JP5649431B2 (ja) * 2010-12-16 2015-01-07 株式会社神戸製鋼所 プラズマｃｖｄ装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140072781A (ko) 2014-06-13
KR101619152B1 (ko) 2016-05-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130059092A1 (en) Method and apparatus for gas distribution and plasma application in a linear deposition chamber
TWI728283B (zh) 沉積設備、塗佈軟質基材的方法、及具有塗層的軟質基材
KR102018106B1 (ko) 롤투롤 대면적증착 pecvd장치
KR20140073401A (ko) 플라즈마 화학기상 장치
KR20140072492A (ko) 플라즈마 화학기상 증착장치
KR101619152B1 (ko) 플라즈마 화학기상 장치
CN110998781A (zh) 具有分段空心阴极的线性等离子体源
KR101413981B1 (ko) 플라즈마 발생장치 및 이를 포함하는 박막증착장치
KR101521606B1 (ko) 플라즈마 화학기상 장치
KR101413979B1 (ko) 플라즈마 발생장치 및 이를 포함하는 박막증착장치
KR20150002408A (ko) 플라즈마 화학기상 장치
KR20150021251A (ko) 플라즈마 화학기상 장치
KR101521605B1 (ko) 플라즈마 cvd 장치
KR101538409B1 (ko) 플라즈마 화학기상 장치 및 플라즈마 화학기상 장치용 전극유닛
TWI713937B (zh) 用以塗佈撓性基板的沉積設備、塗佈撓性基板之方法及具有塗佈之撓性基板
KR101384980B1 (ko) 플라즈마 발생장치 및 이를 포함하는 박막증착장치
KR101632398B1 (ko) 플라즈마 화학기상 장치
KR101632397B1 (ko) 플라즈마 화학기상 장치
WO2014088302A1 (ko) 플라즈마 화학기상 장치
KR101538410B1 (ko) 플라즈마 화학기상 장치 및 플라즈마 화학기상 장치용 전극유닛
KR101538408B1 (ko) 플라즈마 화학기상 장치
WO2024022578A1 (en) Processing apparatus for processing a flexible substrate and methods therefor
KR20140094389A (ko) 플라즈마 식각 장치
KR20150002074A (ko) 플라즈마 화학기상 장치
KR20130007193A (ko) 상압 플라즈마 화학기상 증착장치용 전극 어셈블리

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
WITN Withdrawal due to no request for examination