KR20160024882A

KR20160024882A - 원자층 증착 반응기 내 기판 웹 트랙의 형성

Info

Publication number: KR20160024882A
Application number: KR1020157036720A
Authority: KR
Inventors: 티모 말리넨; 배이뇌 킬피
Original assignee: 피코순 오와이
Priority date: 2013-06-27
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2016-03-07
Also published as: CN105555998A; EP3013998A4; JP2016529390A; US9745661B2; JP6243526B2; SG11201509884RA; EP3013998A1; WO2014207289A1; TW201504471A; RU2015155191A; US20160138163A1

Abstract

제1 지지 롤 세트(17, 27, 37)를 제2 지지 롤 세트(18, 28)에 대하여 이동시킴으로써 증착 반응기(10)의 반응 공간 안으로 반복 패턴을 가진 기판 웹(15)의 트랙을 형성하기 위한 장치 및 방법이 제공된다. 본 발명의 일 효과는 트랙이 자동적으로 형성된다는 것이다. 다른 효과는, 반응 공간으로부터의 가스를 기판 웹을 위한 제1 지지 롤 세트를 통해 진행하는 루트를 거쳐서 제거함으로써 상부로부터 하부로 향하는 유동이 얻어질 수 있다는 점이다.

Description

원자층 증착 반응기 내 기판 웹 트랙의 형성{FORMING A SUBSTRATE WEB TRACK IN AN ATOMIC LAYER DEPOSITION REACTOR}

일반적으로 본 발명은 증착 반응기에 관한 것이다. 보다 구체적으로 본 발명은 증착 반응기 안의 반응 용기 안에 반복 패턴을 가진 기판 웹 트랙을 제공함에 관한 것이다.

원자층 에피택시(Atomic Layer Epitaxy; ALE) 방법은 1970년대 초기 투오모 순톨라(Tuomo Suntola) 박사에 의해 발명되었다. 이 방법의 다른 일반적인 명칭은 원자층 증착(ALD)이며, 이것이 현재 ALE 대신에 사용되고 있다. ALD는 적어도 하나의 기판에 적어도 두 가지의 반응 전구체류(reactive precursor species)를 순차적으로 도입시킴에 기초한 특수 화학 증착 방법이다.

ALD에 의하여 성장한 박막(thin film)은 밀집도가 높고, 핀홀(pinhole)이 없으며, 균일한 두께를 갖는다. 예를 들어 어떤 실험에서 열 ALD(thermal ALD)에 의하여 트리메틸알루미늄(trimethylaluminum; TMA)((CH₃)₃Al)과 물로부터 알루미늄 옥사이드(aluminum oxide)가 성장되었는데, 이것은 기판 웨이퍼에 걸쳐 대략 1%의 불균일도(non-uniformity)를 초래하였을 뿐이다.

ALD 기술의 흥미로운 일 적용예로서, 이동하는 기판 웹에 코팅을 제공하는 것이 있다.

본 발명은 원자층 증착 반응기 내에서 기판 웹 트랙을 형성하는 방법을 향상시킴을 목적으로 한다.

본 발명의 예시적인 제1 형태에 따르면,

제1 지지 롤 세트(first set of support rolls)가 제2 지지 롤 세트에 대하여 이동됨으로써, 반복 패턴을 갖는 기판 웹 트랙(substrate web track)이 원자층 증착 반응기의 반응 용기 안에 형성됨; 및

상기 트랙이 형성된 때에 상기 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트에 의하여 상기 기판 웹이 지지됨;을 포함하는 방법이 제공된다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 반응 용기가 반응 챔버이다. 어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 반응 챔버가 진공 챔버에 의하여 둘러싸인다 (즉, 진공 챔버가 반응 챔버를 수용한다). 어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 반응 용기가 인-라인(in-line) 원자층 증착 모듈 내부의 반응 챔버이다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 방법에 상기 제1 지지 롤 세트가 상기 제2 지지 롤 세트의 일측로부터 제2 지지 롤 세트의 타측으로 이동됨이 포함된다. 여기에서 롤이라 함은, 보통의 롤(roll) 및 바퀴(wheel) 뿐만 아니라, 기판 웹의 방향을 전환시키고 지지하기 위한 다른 동등한 기계적 수단도 포괄하는 의미를 갖는다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 방법에 상기 반응 용기의 내부에서 반응 용기 뚜껑(reaction vessel lid), 반응 용기 측벽들, 및 상기 형성된 기판 웹 트랙에 의하여 한정된 3차원 원자층 증착 유동 체적이 형성됨이 포함된다. 이로써, 공정처리 후에 세정을 필요로 하는 표면들의 면적이 감소될 수 있는바, 예시적인 일 실시예에서는 기본적으로 반응 용기 측벽들 및 뚜껑만이 이에 해당된다.

상기 증착 반응기는 ALD 반응기일 수 있다. 어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 증착 반응기가, 반응 공간을 제공하는 반응 챔버를 포함한다. 상기 반응 챔버는 뚜껑에 의하여 폐쇄될 수 있다. 어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 제1 지지 롤 세트가 챔버 뚜겅에 부착된다. 제1 지지 롤 세트는 예를 들어 적어도 하나의 지지 줄기부에 의하여 챔버 뚜껑에 부착될 수 있다. 상기 적어도 하나의 지지 줄기부는 부동의 것이거나 또는 변경가능한 것일 수 있다. 상기 제1 지지 롤 세트의 이동은, 예를 들어 상기 적어도 하나의 줄기부의 변형에 의하여(상기 적어도 하나의 줄기부는 포개진 구조 또는 이와 유사한 구조를 가질 수 있음), 또는 상기 챔버 뚜껑에 배치된 관통공급부를 통하여 상기 적어도 하나의 줄기부를 이동시킴에 의하여 수행되거나, 또는 챔버 뚜껑 자체의 움직임에 의하여 그 이동이 수행될 수 있다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 전구체 증기가 반응 챔버(또는 용기)의 뚜껑을 통해서 반응 챔버(또는 용기) 안으로 공급된다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 반응 챔버가 진공 챔버에 의하여 둘러싸인다. 어떤 예시적인 실시예들에서는, 반응 챔버에 대한 과압(overpressure)을 얻기 위하여 불활성 가스가 진공 챔버 안으로 공급된다. 어떤 예시적인 실시예에서 반응기는 진공 챔버 안으로 향하는 불활성 가스 유입 라인을 포함한다.

어떤 예시적인 실시예들에서, 제1 지지 롤 세트는 반응 챔버의 벽 또는 지붕에 있거나, 또는 대안적으로 반응 공간을 형성하는 반응 유닛 또는 모듈의 벽 또는 지붕에 있는 대응부품에 부착된다. 구현예에 따라서, 상기 반응 유닛 또는 모듈은 반응 챔버 안에 배치될 수 있다. 제1 지지 롤 세트의 이동은, 예를 들어 상기 제1 지지 롤 세트가 부착되어 있는 벽 또는 지붕에 있는 대응부품의 이동에 의하여 수행될 수 있다. 그 이동은 상기 반응 공간의 외부 또는 반응 챔버의 외부에 있는 액츄에이터에 의해 구동될 수 있다.

어떤 예시적인 실시예들에서, 기판 웹은 상기 제1 지지 롤 세트에 의하여 지지되는 반응 챔버의 상부로부터 반응 챔버 안으로 로딩된다.

어떤 예시적인 실시예들에서, 상기 방법에는 상기 제1 지지 롤 세트에 의하여 상기 기판 웹을 제2 지지 롤 세트의 타측으로 밈(pushing)으로써 주름 형태(pleated form)의 트랙이 형성됨이 포함된다. 제1 지지 롤 세트의 이동은 병진 운동일 수 있다.

어떤 예시적인 실시예들에서, 상기 방법에는 증착 동안에 가스가 상기 반응 공간으로부터 상기 제1 지지 롤 세트를 통하여 진행하는 루트(route)를 거쳐 제거됨을 포함한다.

상기 제1 지지 롤 세트의 롤들은 그 롤들의 측부들과 단부들에서 부분적으로 개방된 것일 수 있다. 상기 롤들은 롤들의 외측 직경보다 더 얇은 롤 축(roll axis)을 가질 수 있다. 상기 롤들은 서로로부터 공간적으로 이격된 바퀴들로 구현될 수 있다. 상기 롤들은 상기 롤 축에 의하여 형성된 공통의 회전축을 가질 수 있다.

어떤 예시적인 실시예들에서, 기판 웹의 소스 롤은 상기 증착 반응기의 챔버 뚜껑에 통합된다. 상기 챔버 뚜껑은 이동가능한 뚜껑이다. 상기 기판 웹의 소스 롤은 상기 뚜껑을 중심으로 상기 반응 공간이 존재하는 측이 아닌 타측에 통합될 수 있다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 기판 웹이 챔버 뚜껑을 통하여 반응 챔버 또는 반응 공간 안으로 공급된다.

전술된 챔버 뚜껑은 상기 반응 챔버를 폐쇄하는 뚜껑일 수 있다. 상기 뚜껑은 진공 챔버 뚜껑에 통합된 반응 챔버 뚜껑을 포함하는 이중 뚜껑 시스템일 수 있다.

본 발명의 예시적인 제2 형태에 따르면,

반응 공간을 제공하도록 구성된 반응 용기;

제1 지지 롤 세트; 및

제2 지지 롤 세트;를 포함하는 원자층 증착 반응기가 제공되는바,

상기 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트는, 제1 지지 롤 세트가 제2 지지 롤 세트에 대하여 이동됨으로써 상기 반응 용기 안에 반복 패턴을 가진 기판 웹 트랙이 형성되도록 구성되고, 상기 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트는 상기 트랙이 형성된 때에 상기 기판 웹을 지지하도록 구성된다.

상기 반응 공간은 내부에서 증착 반응기의 증착 반응이 일어나는 체적이다. 상기 반응 챔버는 실제에서 상기 반응 공간과 동일한 체적이거나, 또는 반응 챔버가 반응 챔버 안에 더 작은 체적을 한정하거나 반응 챔버 안에 더 작은 유닛 또는 모듈(반응 용기)를 수용함으로써 반응 챔버 안에 반응 공간을 제공하도록 구성될 수 있다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 증착 반응기가, 상기 제1 지지 롤 세트를 상기 제2 지지 롤 세트의 일측로부터 제2 지지 롤 세트의 타측으로 이동시키도록 구성된 메카니즘(mechanism)을 포함한다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트가, 제1 지지 롤 세트에 의하여 상기 기판 웹을 제2 지지 롤 세트의 타측으로 밈으로써 주름 형태의 트랙을 형성하도록 구성된다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 증착 반응기가, 증착 동안에 가스를 상기 반응 공간으로부터 상기 제1 지지 롤 세트를 통하여 연장된 루트를 거쳐 제거하도록 구성된다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 증착 반응기가, 상기 반응 용기의 내부에서 반응 용기 뚜껑(reaction vessel lid), 반응 용기 측벽들, 및 상기 형성된 기판 웹 트랙에 의하여 한정된 3차원 원자층 증착 유동 체적을 형성하도록 구성된다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 기판 웹의 소스 롤이 증착 반응기의 챔버 뚜껑에 통합된다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 증착 반응기의 챔버 뚜껑이, 상기 챔버 뚜껑을 통해서 상기 반응 챔버 또는 반응 공간 안으로 기판 웹을 공급하도록 구성된 관통공급부(feedthrough)를 포함한다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 반응 챔버 뚜껑(또는 용기 뚜껑)이 상기 반응 챔버 뚜껑(또는 용기 뚜껑)을 통해서 반응 챔버(또는 용기) 안으로 전구체 증기를 공급하도록 구성된 채널(channel)을 포함한다.

위에서는 본 발명의 다양하고 비제한적인 예시적 형태들 및 실시예들이 제시되었다. 상기 실시예들은 본 발명의 구현예들에서 활용될 수 있는 선택된 형태들 또는 단계들을 설명하기 위하여 사용된 것일 뿐이다. 어떤 실시예들은 본 발명의 특정의 예시적인 형태들에 대한 참조로서만 제시된 것일 수 있다. 해당 실시예들은 다른 예시적인 형태들에도 적용될 수 있다는 점이 이해되어야 할 것이다. 실시예들의 임의적인 적절한 조합이 가능할 수 있다.

아래에서는 하기의 첨부 도면들을 참조로하여 본 발명에 대해 예시적으로서만 설명하기로 한다.
도 1 및 도 2 에는 증착 반응기와, 예시적인 일 실시예에 따라서 증착 반응기 안에서 기판 웹 트랙을 자동적으로 형성(자동 형성)하는 모습의 개략도가 도시되어 있고,
도 3 에는 예시적인 일 실시예에 따른 지지 롤의 구조가 도시되어 있고,
도 4 및 도 5 에는 반응 공간을 형성하기 위한 모듈과, 예시적인 일 실시예에 따라서 상기 모듈 안에서 기판 웹 트랙을 자동 형성하는 모습의 개략도가 도시되어 있다.

아래의 설명에서는 원자층 증착(ALD) 기술이 일 예로서 사용된다. ALD 성장 메카니즘의 기본 내용은 본 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 알려져 있다. 본 명세서의 도입 부분에서 언급된 바와 같이, ALD 는 적어도 하나의 기판에 적어도 두 가지의 반응 전구체류를 순차적으로 도입시킴에 기초한 특수 화학 증착 방법이다. 상기 적어도 하나의 기판은 반응 챔버 안에서 일시적으로 분리된 전구체 펄스(precursor pulse)들에 노출되어, 순차적인 자립 포화 표면 반응(self-saturating surface reaction)들에 의해서 기판 표면들에 물질이 증착된다. 본 명세서에서 ALD라는 용어는 ALD에 기초한 모든 적용가능한 기술들과 이와 균등 또는 밀접한 관련 기술들을 포함하는바, 여기에는 예를 들어 MLD(Molecular Layer Deposition) 기술과 PEALD(Plasma Enhanced Atomic Layer Deposition) 기술이 포함된다.

기본적인 ALD 증착 사이클은 네 개의 순차적인 단계들로 이루어지는바, 펄스 A(pulse A), 퍼지 A(purge A), 펄스 B, 및 퍼지 B 가 그것이다. 펄스 A 는 제1 전구체 증기로 이루어지고, 펄스 B 는 다른 전구체 증기로 이루어진다. 퍼지 A 및 퍼지 B 동안에 반응 공간으로부터 가스상의 반응 부산물들 및 잔류하는 반응성 분자(reactant molecule)들을 정화(purge)시키기 위하여, 통상적으로 불활성 가스 및 진공 펌프가 사용된다. 증착 시퀀스(deposition sequence)는 적어도 하나의 증착 사이클을 포함한다. 증착 사이클들은, 증착 시퀀스에 의하여 원하는 두께의 박막 또는 코팅이 생성될 때까지 반복된다. 증착 사이클들은 보다 복잡한 것일 수도 있다. 예를 들어, 증착 사이클은 퍼지 단계들에 의하여 분리된 3 이상의 반응성 증기 펄스(reactant vapor pulse)들을 포함할 수 있다. 이와 같은 증착 사이클들 모두가, 로직 유닛(logic unit) 또는 마이크로프로세서(microprocessor)에 의하여 제어되는 타이밍방식의(timed) 증착 시퀀스를 형성한다.

아래에서 설명되는 어떤 예시적인 실시예들에서는, 증착 반응기의 반응 공간 안에서 반복 패턴을 가진 기판 웹 트랙을 형성하기 위한 방법 및 장치가 제공된다. 도 1 에는 그와 같은 증착 반응기, 즉 증착 반응기(10)가 도시되어 있다. 증착 반응기(10)는 진공 챔버(45)를 형성하는 진공 챔버 벽(41)을 포함한다. 상기 진공 챔버(45) 안에서 진공 챔버(45)에 의하여 둘러싸인 것으로서, 증착 반응기(10)는 반응 챔버(또는 반응 용기)(44)를 포함한다. 상기 반응 챔버(44)는 반응 챔버 벽(42)에 의하여 한정된다. 진공 챔버(45) 및 반응 챔버(44)는 챔버 뚜껑에 의하여 폐쇄되는바, 상기 챔버 뚜껑은 도 1 에서 상측 위치(즉, 기판 웹의 로딩(loading)을 위한 초기 위치)에 있는 것으로 도시되어 있다. 도 1 에 도시된 예에서, 챔버 뚜껑은 반응 챔버 뚜껑(22)과 통합되는 진공 챔버 뚜껑(21)을 포함하는 이중 뚜껑 시스템으로서 형성된다.

도 1 에 도시된 실시예에서, 기판 웹(15)은 반응 챔버(44)의 상부측으로부터 반응 챔버(44) 안으로 로딩된다. 기판 웹의 소스 롤(11)은 챔버 뚜껑에 통합되어 있다. 이중 뚜껑 시스템의 경우, 상기 소스 롤(11)은 반응 챔버 뚜껑(22)에 통합되거나, 또는 도 1 에 도시된 바와 같이 진공 챔버 뚜껑(21)에 통합된다. 이로써 상기 기판 웹의 소스 롤(11)이 반응 챔버(44) 측이 아닌 챔버 뚜껑(또는 개별의 뚜껑)의 다른 측에 배치될 수 있다. 상기 기판 웹의 소스 롤(11)은 챔버 뚜껑(또는 개별의 뚜껑)에 통합된 하우징(housing; 13) 안에 배치될 수 있다.

상기 챔버 뚜껑은 관통공급부를 포함하고, 소스 롤(11) 상의 기판 웹(15)은 상기 관통공급부를 통해서 뚜껑의 일측으로부터 뚜껑의 타측으로 이동한다. 상기 챔버 뚜껑이 이중 뚜껑 시스템인 경우에는, 구현예에 따라서 두 개의 뚜껑들(21, 22) 모두를 통하는 관통공급부가 마련될 수 있다. 상기 챔버 뚜껑의 반응 챔버 측에서, 상기 기판 웹의 루트는 실질적으로 수직 하향으로 연장된다. 상기 수직으로 연장된 루트는 지지 롤의 제1 시트 중 제1 가장자리 롤(first edge roll; 17)에서 선회한다. 상기 루트는 제1 지지 롤 세트 중 중앙 롤(center roll; 27)을 지나가는 실질적으로 수평인 방향으로 계속된다 (다른 실시예에서는, 중앙/중간 롤이 없거나 하나보다 더 많을 수 있다). 상기 수평으로 연장된 루트는 다시, 제1 지지 롤 세트의 제2 가장자리 롤(37)에서 상방향으로 선회하고, 챔버 뚜껑에 도달할 때까지 실질적으로 수직 상향으로 연장된다.

기판 웹의 종착 롤(destination roll; 12)은 챔버 뚜껑에 통합된다. 이중 뚜껑 시스템의 경우, 상기 종착 롤(12)은 반응 챔버 뚜껑(22)에 통합되거나, 또는 도 1 에 도시된 바와 같이 진공 챔버 뚜껑(21)에 통합된다. 그러면 상기 기판 웹의 종착 롤(12)은 반응 챔버(44) 측이 아닌 상기 챔버 뚜껑(또는 개별의 뚜껑)의 다른 측에 배치될 수 있다. 상기 기판 웹 종착 롤(12)은 챔버 뚜껑(또는 개별의 뚜껑)에 통합되어 있는 하우징(14) 안에 배치될 수 있다. 증착 동안에, 불활성 가스는 하우징(13) 뿐만 아니라 하우징(14)에도 공급될 수 있다.

챔버 뚜껑은 관통공급부를 포함하는바, 상기 관통공급부를 통하여는 기판 웹(15)이 상기 뚜껑의 일측으로부터 상기 뚜껑의 타측으로 이동하며 최종적으로는 종착 롤(12)에 권취된다. 상기 챔버 뚜껑이 이중 뚜껑 시스템인 경우에는, 구현예에 따라서 뚜껑들(21, 22) 모두를 통하는 관통공급부가 제공될 수 있다.

제1 지지 롤 세트는 개별의 지지 줄기부들(support stems; 16, 26, 36)에 의하여 챔버 뚜껑에 통합된다. 구현예에 따라서 적어도 하나의 지지 줄기부들이 있을 수 있다.

이중 뚜껑 시스템의 경우, 상기 적어도 하나의 지지 줄기부는 반응 챔버 뚜껑(22)에 부착될 수 있다. 대안적으로는, 상기 적어도 하나의 지지 줄기부가 진공 챔버 뚜껑(21)에 부착되거나, 또는 두 개의 뚜껑들 모두에 부착될 수 있다. 또 다른 대안예로서는, 상기 적어도 하나의 지지 줄기부가 관통공급부에서 상기 반응 챔버 뚜껑(22)를 통하여 지나가기만 하고 진공 챔버 뚜껑(21)에 부착될 수 있다. 또 다른 대안예로서는, 상기 적어도 하나의 지지 줄기부가 관통공급부(들)에서 챔버 뚜껑 또는 뚜껑 시스템의 전체를 통하여 지나가고, 진공 챔버의 외측 또는 반응 챔버의 외측에 있는 소정의 지지 지점(support point)에 부착될 수 있다. 이와 같은 실시예들 모두에서, 상기 적어도 하나의 지지 줄기부 또는 이와 유사한 것은 상기 챔버 뚜껑(또는 반응 챔버 뚜껑)에 통합되는 것으로 고려된다.

상기 증착 반응기(10)는 반응 챔버(44) 안에 제2 지지 롤 세트를 포함한다. 상기 제2 세트의 롤들은 예를 들어 반응 챔버 벽(42)에 회전가능하게 장착될 수 있다. 상기 제2 지지 롤 세트의 롤들은 적어도 하나의 롤을 포함할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제2 지지 롤 세트가 적어도 두 개의 롤을 포함한다. 만일 둘을 초과하는 롤이 있는 경우에는 제2 세트가 양측의 가장자리 롤들과 중간 롤을 포함한다. 도 1 에는 제2 지지 롤 세트의 제1 가장자리 롤(18) 및 제2 가장자리 롤(28)이 도시되어 있다. 설명된 바와 같이, 구현예에 따라서 적어도 하나의 중간 롤이 존재할 수 있다. 상기 제2 지지 롤 세트는 열을 이루어 배치될 수 있는바, 즉 상기 제2 세트의 롤들이 제2 세트에 속하는 다른 롤들에 대해 동일한 레벨에 배치될 수 있다.

상기 증착 반응기(10)는 반응기의 상부측으로부터 로딩될 수 있는 반응기이다. 상기 증착 반응기는, 반응 챔버(44)의 상부측에 챔버 뚜껑을 포함하고, 반응 챔버(44)의 저부측에 배기 라인(exhaust line; 43)을 포함한다. 상기 증착 반응기(10)는, ALD 기술에 따라서 반응 챔버(44) 안으로 전구체 증기 및 퍼지 가스(purge gas)를 공급하기 위하여, (도 1 에 참조 번호 46 및 47로 표기된) 필요한 전구체 증기 유입 라인(precursor vapor in-feed line)들 및 퍼지 가스 유입 라인(purge gas in-feed line)들을 더 포함한다. 상기 전구체 증기는 반응 챔버 뚜껑(22)을 통해서 상기 반응 챔버 안으로 공급될 수 있다.

도 2 에 도시된 반복 패턴을 가진 기판 웹 트랙은 제1 지지 롤 세트를 제2 지지 롤 세트에 대하여 이동시킴으로써 형성된다. 실제에서 이것은, 예를 들어 챔버 뚜껑을 (초기의) 상측 위치로부터 하측 위치로 하강시킴으로써 이루어질 수 있다. 제2 지지 롤 세트(18-28)의 일측(여기에서는 상측부)로부터 제2 지지 롤 세트의 타측부(여기에서는 하측부)로 이동하는 제1 지지 롤 세트(17-37)로 인하여, 요망되는 트랙의 형성이 이루어진다. 도 2 에 도시된 끝 위치에서, 기판 웹은 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트 모두에 의하여 지지되고, 주름 형태의 트랙이 형성된다. 초기 상태에서 상측 롤들(즉, 제1 지지 롤 세트)을 형성하는 롤들은 도 2 에 도시된 바와 같이 트랙 형성에 의하여 하측 롤들이 된다.

상기 제1 지지 롤 세트는 예를 들어 도 1 및 도 2 에 도시된 적어도 하나의 지지 줄기부와 같은 메카니즘에 의해서 이동될 수 있다. 상기 적어도 하나의 지지 줄기부는 부동의 것이거나 또는 챔버 뚜껑에 대해서 변형가능한 것일 수 있다. 상기 제1 지지 롤 세트의 이동은 예를 들어 (도 1 및 도 2 에 도시된 바와 같이) 챔버 뚜껑 자체의 이동에 의하여 수행될 수 있다. 대안적으로 또는 추가적으로, 상기 제1 지지 롤 세트의 이동은 예를 들어 적어도 하나의 줄기부(상기 적어도 하나의 줄기부는 포개진(nested) 구조 또는 이와 유사한 구조를 가질 수 있음)를 변형시킴에 의하여, 그리고/또는 상기 챔버 뚜껑(또는 반응 챔버 뚜껑)에 마련된 관통공급부를 통하여 상기 적어도 하나의 줄기부를 이동시킴에 의하여 수행될 수 있다.

도 1 에 도시된 실시에의 유입 라인들(46, 47)은 진공 챔버 벽(41)을 통해서 진행하여 유입 라인들의 상부 부분에서 반응 챔버(44)로 향한다. 도 1 의 예시적인 실시예에서, 전구체 증기 및 퍼지 가스는 상부로부터 반응 챔버(44) 안으로 진입한다..이들은 반응 챔버 뚜껑(22)을 통하여 유동할 수 있다. 상기 트랙의 주름 형태는 반응 챔버의 벽(측벽)(42) 및 반응 챔버 뚜껑(22)과 함께 부분적으로 폐쇄된 공간, 즉 반응 공간을 형성한다. 상기 반응 공간을 대면하는 기판 웹의 측부는 ALD 기술에 따른 순차적 자립 포화 표면 반응에 의하여 코팅된다. 도 2 에서 반응 공간 안에 그려진 화살표는 반응 공간 안에서의 유동 방향을 표시한 것이다. 전구체 증기 및 퍼지 가스는 상기 주름 형태의 포켓(pocket)들 안에 있는 기판 웹의 표면을 따라서 상부로부터 하부로 향하는 유동으로서 유동한다.

어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 방법이 증착 동안에 제1 지지 롤 세트를 통해 진행하는 루트를 거쳐서 반응 공간으로부터 가스를 제거함을 포함한다. 상기 제1 지지 롤 세트의 롤들(17-37)은 그 롤들의 단부 및 측부에서 부분적으로 개방될 수 있다. 가스는 도 2 의 화살표로 표시된 바와 같이, 상기 롤들(17-37)의 개방된 단부들을 통해서 반응 공간으로부터 배기 라인(43)으로 나간다.

도 3 에는 예시적인 일 실시예에 따른 제1 지지 롤 세트에 속하는 롤(예를 들어, 롤(17))의 구조가 도시되어 있다. 롤(17)은 스포크(spoke; 56)들의 세트 또는 이와 유사한 것에 의하여 공통 롤 축(common roll axis; 54)에 연결된 바퀴들(51, 52, 53)을 포함한다. 상기 롤 축(54)은 바퀴들(51-53)의 직경보다 더 얇다. 롤(17)은 그 롤의 측부와 단부에서 개방되어 있다. 상기 롤은 선택적으로, 그 주위에 천공 외피(perforated mantle; 55)를 포함할 수 있다. 따라서 상기 롤(17)의 구조는 가스가 유동하여 관통함과 롤의 단부들을 통해 나감을 허용하도록 구성된다.

도 4 및 도 5 에는, 예를 들어 생산 라인의 일부를 형성하도록 직렬형태로 설계된 ALD 모듈(70)의 개략도가 도시되어 있다. 상기 모듈(70)의 대향된 측부들에는 기판 웹(65)을 위한 유입 슬롯(input slot) 및 유출 슬롯(output slot)이 구비된다. 반응 챔버(반응 용기)는 모듈(70) 내의 뚜껑 부분(또는 지붕)(71)과 몸체 부분(72)에 의하여 형성된다. 상기 뚜껑 부분(71)은 그에 부착된 지지 줄기부들(6, 2)에 의하여 수직으로 이동할 수 있다. 지지 줄기부들(61, 62)은 각각 관통공급부들(63, 64)에서 모듈(70)의 지붕을 통해 연장된다. 상기 수직의 이동은 외부 액츄에이터(external actuator)(미도시)에 의하여 구동될 수 있다.

모듈(70)은 상기 실시예들에 관하여 설명된 바와 유사하게, 기판 웹 지지 롤의 제1 세트(66)와 기판 웹 지지 롤의 제2 세트(67)를 포함한다. 상기 지지 롤들의 구조 및 작동에 관한 일반적인 내용은 상기 실시예들을 참조하면 된다. 제2 지지 롤 세트(67)는 부동적(stationary)인 한편, 제1 지지 롤 세트(66)는 이동될 수 있다. 상기 제1 지지 롤 세트(66)를 이동시키기 위한 이동 메카니즘(68)은 (도 4 에 도시된 바와 같이) 반응 챔버 벽에 부착된다. 상기 이동 메카니즘(68)은 반응 챔버 뚜껑 부분(71)에 연결될 수도 있는바, 상기 반응 챔버 뚜껑 부분(71)이 외부 액츄에이터에 의하여 수직으로 이동되는 때에 그와 함께 제1 지지 롤 세트(66)가 이동한다.

도 5 에 도시된 반복 패턴을 가진 기판 웹 트랙은 제1 지지 롤 세트(66)를 제2 지지 롤 세트(67)에 대하여 이동시킴으로써 형성된다. 다시 말해서 이것은, 챔버 뚜껑 부분(71)을 (초기의) 상측 위치로부터 하측 위치로 하강시킴으로써 수행된다. 제2 지지 롤 세트(67)의 상측부로부터 제2 지지 롤 세트의 하측부로 이동하는 제1 지지 롤 세트(66)로 인하여, 요망되는 트랙이 형성된다. 도 5 에 도시된 끝 위치에서, 기판 웹은 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트 모두에 의하여 지지되며, 주름 형태의 트랙이 형성된다.

상기 반응 챔버는 제1 지지 롤 세트(66)가 수직 이동에 의하여 도달하는 지점에 통공(69)들을 더 포함하는바, 이로써 앞선 실시예들에서와 유사하게 제1 지지 롤 세트(66)의 단부들을 통하여 가스가 배출될 수 있게 된다.

전구체 증기는 반응 용기 뚜껑 부분(71)을 통하여 (반응 용기 뚜껑 부분에 있는 적어도 하나의 채널을 통하여) 상부로부터 반응 용기 안으로 공급될 수 있다. 어떤 예시적인 실시예들에서는, 상기 전구체 증기가 적어도 하나의 지지 줄기부(61 및/또는 62) 내부에 형성된 채널을 통하여 공급된다. 상기 모듈에서 반응 용기의 내부에는 3차원 원자층 증착 유동 체적(three-dimensional atomic layer deposition flow volume)이 형성되는바, 이것은 반응 용기 뚜껑 부분(71), 반응 용기 측벽들, 및 형성된 기판 웹 트랙에 의하여 한정된다.

특허 청구범위의 해석 및 범위를 제한하지 않는 범위 안에서, 여기에서 설명된 상기 예시적인 실시예들 중 하나 이상의 기술적 효과들에는 다음과 같은 것들이 있다. 일 기술적 효과는, 제1 지지 롤 세트를 제2 지지 롤 세트에 대하여 이동시킴으로써 자동적인 트랙 형성이 이루어진다는 것이다. 다른 기술적 효과는, 상기 반응 공간으로부터의 가스를 지지 롤의 제1 세트(즉, 하측 세트)를 통하여 연장되는 루트를 거쳐 제거함으로써, 상부로부터 하부로 향하는 유동이 얻어진다는 것이다.

위에서 설명된 방법의 단계들 또는 기능들 중 일부는 서로 상이한 순서 및/또는 동시적으로 수행될 수 있다는 점에 유의하여야 한다. 또한 전술된 방법의 단계들 또는 기능들 중 적어도 한 가지는 선택가능한 것이거나 조합가능한 것이다.

상기 상세한 설명에 의하여, 본 발명의 특정 실시예들 및 구현예들에 관한 비제한적인 예시로서, 본 발명자들에 의하여 현재 고찰된 바에 따른 본 발명을 실시하기에 최선의 예에 관한 정보가 충분히 제공된다. 그러나, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는, 본 발명이 위에서 설명된 실시예들의 상세사항들에 의하여 제한되지 않을 뿐만 아니라, 본 발명의 특징을 벗어나지 않는 범위 내에서 균등한 수단을 이용하는 다른 실시예들로서 본 발명이 구현될 수 있다는 것을 명확히 이해할 것이다.

또한, 본 발명의 전술된 실시예들에 관한 특징부들 중 일부는 다른 특징부들의 해당 사용없이 유익하게 사용될 수 있다. 그렇기 때문에, 전술된 상세한 설명은 단지 본 발명의 원리를 설명하기 위한 것으로서 고려되어야 하며, 본 발명을 제한하는 것으로 고려되어서는 안 될 것이다. 따라서, 본 발명의 범위는 첨부된 특허 청구범위에 의하여만 정해진다.

Claims

제1 지지 롤 세트(first set of support rolls)가 제2 지지 롤 세트에 대하여 이동됨으로써, 반복 패턴을 갖는 기판 웹 트랙(substrate web track)이 원자층 증착 반응기의 반응 용기 안에 형성됨; 및
상기 트랙이 형성된 때에 상기 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트에 의하여 상기 기판 웹이 지지됨;을 포함하는, 방법.
제1항에 있어서,
상기 제1 지지 롤 세트가 상기 제2 지지 롤 세트의 일측로부터 제2 지지 롤 세트의 타측으로 이동됨을 포함하는, 방법.
제2항에 있어서,
상기 제1 지지 롤 세트에 의하여 상기 기판 웹을 제2 지지 롤 세트의 타측으로 밈(pushing)으로써 주름 형태(pleated form)의 트랙이 형성됨을 포함하는, 방법.
임의의 앞선 청구항에 있어서,
상기 반응 용기의 내부에서 반응 용기 뚜껑(reaction vessel lid), 반응 용기 측벽들, 및 상기 형성된 기판 웹 트랙에 의하여 한정된 3차원 원자층 증착 유동 체적이 형성됨을 포함하는, 방법.
임의의 앞선 청구항에 있어서,
증착 동안에 상기 반응 공간으로부터 상기 제1 지지 롤 세트를 통하여 진행하는 루트(route)를 거쳐 가스가 제거됨을 포함하는, 방법.
임의의 앞선 청구항에 있어서,
상기 증착 반응기의 챔버 뚜껑(chamber lid)에 기판 웹(substrate web)의 소스 롤(source roll)이 통합된, 방법.
임의의 앞선 청구항에 있어서,
상기 기판 웹이 반응 챔버 뚜껑을 통하여 반응 챔버 또는 반응 공간 안으로 공급되는, 방법.
반응 공간을 제공하도록 구성된 반응 용기;
제1 지지 롤 세트; 및
제2 지지 롤 세트;를 포함하는 원자층 증착 반응기로서,
상기 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트는, 제1 지지 롤 세트가 제2 지지 롤 세트에 대하여 이동됨으로써 상기 반응 용기 안에 반복 패턴을 가진 기판 웹 트랙이 형성되도록 구성되고,
상기 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트는 상기 트랙이 형성된 때에 상기 기판 웹을 지지하도록 구성되는, 원자층 증착 반응기.
제8항에 있어서,
상기 제1 지지 롤 세트를 상기 제2 지지 롤 세트의 일측로부터 제2 지지 롤 세트의 타측으로 이동시키도록 구성된 메카니즘(mechanism)을 포함하는, 원자층 증착 반응기.
제8항에 있어서,
상기 제1 지지 롤 세트 및 제2 지지 롤 세트는, 제1 지지 롤 세트에 의하여 상기 기판 웹을 제2 지지 롤 세트의 타측으로 밈으로써 주름 형태의 트랙을 형성하도록 구성되는, 원자층 증착 반응기.
제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착 반응기는, 증착 동안에 상기 반응 공간으로부터 상기 제1 지지 롤 세트를 통하여 진행하는 루트를 거쳐 가스를 제거하도록 구성되는, 원자층 증착 반응기.
제8항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착 반응기의 챔버 뚜껑에는 기판 웹의 소스 롤이 통합된, 원자층 증착 반응기.
제8항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 증착 반응기의 챔버 뚜껑은, 상기 챔버 뚜껑을 통해서 상기 반응 챔버 또는 반응 공간 안으로 기판 웹을 공급하도록 구성된 관통공급부(feedthrough)를 포함하는, 원자층 증착 반응기.