KR20160106993A - 막 형성 장치 - Google Patents

Abstract

본 출원은 막 형성 장치 또는 막 형성 방법에 관한 것이다.
본 출원에 따르면 기판을 이송시키면서 연속적으로 그 표면에 막을 형성하는 과정에서 형성된 막을 물리적 접촉 등에 의해 손상시키지 않는 가이드 수단을 포함하는 막 형성 장치 및 그것을 이용하는 막 형성 방법이 제공될 수 있다.

Description

막 형성 장치{Film forming apparatus}

본 출원은 막 형성 장치 및 막 형성 방법에 관한 것이다.

원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)은, 통상적으로 기상(gas phase)인 화학물질의 순차적인 사용에 기반하여 막을 형성하는 기술이다. 원자층 증착이 적용될 수 있는 예로는 배리어층(barrier layer)과 같은 등각 코팅(conformal coating)의 형성, 전계 발광 디스플레이, LCD(Liquid Crystal Display) 또는 전기 영동에 사용되는 것 등과 같은 가요성 디스플레이 코팅, RFID, MEMS, 광학 코팅, 가요성 기판상의 전자 부품, 가요성 기판상의 박막, 일렉트로크로믹스 및 광전기력 분야 등이 있다.

특허문헌 1: 미국공개특허 제20040208994호 특허문헌 2: 미국공개특허 제20040124131호 특허문헌 3: 미국공개특허 제20050011555호

본 출원은 막 형성 장치 및 막 형성 방법을 제공한다.

본 출원은 이송되는 기판상에 막을 형성할 수 있도록 구성된 막 형성 장치에 대한 것이고, 예시적인 상기 장치는, 기판을 이송할 수 있도록 설치된 하나 이상의 가이드 수단을 포함하는 이송 수단; 및 상기 이송 수단에 의해 이송되는 상기 기판의 표면에 막을 형성할 수 있도록 설치되어 있는 처리 영역을 포함할 수 있으며, 상기 가이드 수단 중 적어도 하나는 이송되는 기판에 유체를 분사시킬 수 있는 분사구가 형성된 플로팅 장치일 수 있다.

본 출원은 또한 막 형성 방법에 대한 것이고, 예시적인 상기 방법은 상기 막 형성 장치를 사용하여 수행될 수 있다.

본 출원에 따르면 기판을 이송시키면서 연속적으로 그 표면에 막을 형성하는 과정에서 형성된 막을 물리적 접촉 등에 의해 손상시키지 않는 가이드 수단을 포함하는 막 형성 장치 및 그것을 이용하는 막 형성 방법이 제공될 수 있다.

도 1은 예시적인 막 형성 장치를 나타낸다.
도 2 내지 7은 예시적인 플로팅 장치의 형태를 나타낸다.
도 8 내지 13는 예시적인 막 형성 장치의 구성을 나타낸다.

본 출원의 막 형성 장치는 이송 수단 및 처리 영역을 포함할 수 있다. 상기 이송 수단은 기판을 이송할 수 있는 하나 이상의 가이드 수단을 포함한다. 상기 가이드 수단 중 적어도 하나는 이송되는 기판에 유체를 분사시킬 수 있는 다수의 분사구가 형성된 플로팅 장치일 수 있다. 또한, 처리 영역은 기판의 표면에 전구체 가스를 증착시켜 층을 형성할 수 있도록 설치되어 있다.

본 출원에 따른 막 형성 장치에서 상기 이송 수단은 기판을 장치로 공급하는 입력 수단 및 기판을 회수하는 회수 수단을 추가로 포함할 수 있다.

본 출원의 처리 영역은 막을 원자층 방식으로 형성할 수 있도록 설치될 수 있다.

예시적인 처리 영역은 적어도 2개의 영역(이하, 각각 제 1 및 2 영역으로 호칭할 수 있다.)을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 영역 및 제 2 영역에는 각각 하나 이상의 흐름 제한 통로가 형성될 수 있다. 본 명세서에서 용어 흐름 제한 통로는 그 통로를 통해 기판이 이동할 수 있고, 각 영역 내에 존재할 수 있는 전구체 가스는 그 통로를 통해 이동하지 않도록 형성되어 있는 통로를 의미할 수 있다. 이러한 통로의 형성 방식의 예시는 후술한다. 상기 각 영역은 상기 흐름 제한 통로를 통해 도입되는 상기 기판의 표면에 전구체 가스를 증착시켜 층을 형성할 수 있도록 설치되어 있다.

이송 수단의 가이드 수단은 제 1 및 제 2 영역 내에 각각 적어도 하나 존재한다. 흐름 제한 통로는 상기 기판이 상기 가이드 수단에 의해 상기 제 1 및 제 2 영역을 각각 적어도 1회 통과할 수 있도록 하는 경로를 형성하고 있다. 상기 막 형성 장치에서 상기 제 1 및 제 2 영역 내에 각각 적어도 하나 이상 존재하는 가이드 수단 중 적어도 하나는 이송되는 기판에 유체를 분사시킬 수 있는 다수의 분사구가 형성된 플로팅 장치일 수 있다. 상기 막 형성 장치는 상기 제 1 및 제 2 영역으로 전구체 가스를 공급할 수 있는 전구체 가스 공급 수단이 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 제 1 영역 내에 제 1 전구체 가스가 공급되어 기판 상에 제 1 단층(monolayer)가 형성되고, 상기 제 2 영역 내에 제 2 전구체 가스가 공급되어 기판상 또는 상기 제 1 단층상에 제 2 단층이 형성되는 과정을 거쳐 목적하는 막이 기판에 형성될 수 있다. 상기 제 1 및 제 2 전구체 가스는 서로 동일하거나 혹은 상이한 종류일 수 있고, 필요한 경우에 목적하는 두께를 고려하여 상기 제 1 및 제 2 단층의 형성 과정이 복수회 반복될 수 있다. 또한, 후술하는 바와 같이 제 3 전구체 가스에 의해 제 3 단층을 형성하거나 불활성 가스에 의한 퍼징(purging)이 수행되는 제 3 영역이 장치에 또한 포함될 수 있다.

본 출원에서 도 1은 예시적인 막 형성 장치의 모식도이다.

도 1에 나타난 바와 같이, 막 형성 장치는 제 1 영역(131) 및 제 2 영역(132)을 포함할 수 있다. 이송 수단은 제 1 영역(131) 및 제 2 영역(132) 내에 각각 적어도 하나 존재하는 가이드 수단(120), 처리가 종료된 기판(101)을 회수하는 회수 수단(140) 및 기판(101)을 공급하는 입력 수단(110)을 포함할 수 있다. 도면에서는 입력 수단(110)과 회수 수단(140)이 영역(131, 132)의 내부에 존재하는 경우가 도시되어 있으나, 필요한 경우 상기 수단(110, 140) 중 하나 이상은 영역(131, 132)의 외부에 존재할 수도 있다. 제 1 영역(131) 및 제 2 영역(132)은 각 영역에 존재하는 전구체 가스가 다른 영역으로 확산되지 않도록 벽(150)에 의해 구분되고, 상기 벽(150)에는 흐름 제한 통로(160)가 형성되어, 그 통로(160)를 통해 기판(101)이 이송될 수 있다. 각 영역(131, 132)에는 배기 수단(170)이 존재할 수 있고, 그 수단(170)에 의해서 전구체 가스가 배기될 수 있다.

막 형성 장치에서 입력 수단(110)은 기판(101)을 장치로 도입하는 역할을 수행할 수 있다. 이러한 입력 수단(110)은, 예를 들면, 기판 공급롤일 수 있다. 입력 수단(110)에 의해 도입된 기판(101)은 각 영역(131, 132)을 순차 이동하여 처리된 후에 회수 수단(140)에 의해 회수될 수 있다.

이송 수단은 하나 이상의 가이드 수단(120)을 포함하고, 이러한 가이드 수단 중 적어도 하나의 가이드 수단은 이송되는 기판에 유체를 분사시킬 수 있는 다수의 분사구가 형성된 플로팅 장치일 수 있다.

예시적인 플로팅 장치는 내부가 비어있는 플레이트로 이루어질 수 있으며, 상기 플레이트 상에 분사구가 형성될 수 있다. 상기 플로팅 장치의 측면에는 유체의 공급을 위한 유체 공급 수단이 설치되어, 유체를 분사구를 통해 기판을 향하여 분사시킴으로서 기판을 가이드 수단과 접촉하지 않고 부유된 있는 상태로 이송시킬 수 있다.

도 2는, 예시적인 상기 플로팅 장치를 보여주고, 도면과 같이 플로팅 장치는 기판에 유체를 분사시킬 수 있는 다수의 분사구가 형성된 플레이트로 구성될 수 있다.

본 출원에서 플로팅 장치, 구체적으로 플레이트의 형상은 특별히 제한되지 않으며, 기판의 이송 방향과 동일한 방향(이하, 이송 방향이라 한다)을 기준으로, 그 단면이 원형, 타원형 또는 다각형의 형상을 가질 수 있다.

이와 관련하여, 도 2에 나타나듯이, 플로팅 장치는 다각형(a) 및 원형(b)으로 형성될 수 있다. 특히, 도 2(a)는 사각형과 상기 사각형의 일면과 동일한 지름을 가지는 타원이 결합된 단면형상을 갖는다. 단면형상이 원형으로 형성된 경우, 직선으로 이동하는 기판이 플로팅 장치(200)에 유입될 때, 상기 기판이 유입되는 부분과 플로팅 장치와의 사이가 멀어, 상기 유체가 기판이 부유하도록 충분히 공급되지 못해 기판과 플로팅 장치가 접촉될 우려가 있다. 그러나, 2(a)와 같은 형상에서는 플로팅 장치가 기판의 이동 방향과 평행한 직선 부분 및 기판 방향의 변경을 위한 곡선 부분을 모두 포함하므로, 직선으로 이동하는 기판이 플로팅 장치의 직선 부분으로 부유하면서 도입될 수 있으며, 상기 플로팅 장치의 곡선 부분을 따라 방향을 용이하게 변경할 수 있다.

본 출원에서 도 3 내지 도 6은 플로팅 장치의 구조를 예시적으로 보여주는 도면이다.

도 3은 예시적인 플로팅 장치의 기판의 이송 방향과 수직하는 방향(이하, 길이 방향이라 한다.)에 따른 단면을 보여준다. 예시적인 플로팅 장치(200)는 내부가 비어있는 플레이트(210)로 구성되며, 길이 방향에 따른 측면에는 유체 유입구(미도시)가 설치될 수 있다. 이때, 플레이트(210)에는 분사구(211, 212)가 상기 플레이트(210)를 관통하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 유체 유입구에서 유입되는 유체는 상기 분사구(211. 212)를 통해 외부로 분사될 수 있다

본 출원에서 도 4는 예시적인 플로팅 장치에서 플레이트의 길이 방향에 따른 단면을 보여준다.

상기 도 4에 나타나듯이, 플레이트(210)에 형성되는 분사구(211. 212), 즉, 플레이트(210)를 관통하여 형성되는 분사구(211. 212)는 상기 플레이트에 인입 형성된 깔때기 형상의 분출부(211a, 212a) 및 상기 분출부와 연통되며 상기 플레이트를 관통하도록 형성된 관통부(212a, 212b)를 포함할 수 있다. 이러한, 분출부(211a, 212a)의 직경은 특별히 제한되지 않으며, 적절히 조절할 수 있다. 또한, 관통부 관통부(212a, 212b)의 직경은 특별히 제한되지 않고, 적절히 조절할 수 있으며, 관통부 관통부(212a, 212b) 사이의 간격, 즉, 상기 관통부의 중심에서 이격되어 형성되는 다른 관통부의 중심 사이의 간격 또한, 적절히 조절할 수 있다.

일례에서, 플레이트(210)에 형성되는 분사구(211, 212)는, 기판의 이송 방향을 기준으로 한 플로팅 장치의 단면 중심에서 절반 이상의 각도에 해당하는 플레이트의 표면, 구체적으로 180°이상, 200°이상 또는 220°이상의 각도에 해당하는 플레이트의 표면에 형성될 수 있다. 이때, 분사구가 형성되는 각도의 상한을 특별히 제한되지 않으며, 360°이하, 340°이하, 320°이하, 300°이하 또는 280°이하일 수 있다.

일례에서, 분사구(211, 212)는 플로팅 장치의 플레이트의 길이 방향에 따라 나란히 형성될 수 있다. 상기 길이 방향으로 형성되는 분사구(211, 212)는 길이 방향의 중앙부에 형성된 수직 분사구(211) 및 중앙부의 양측에 형성된 경사 분사구(212)을 포함할 수 있다. 여기서, 경사 분사구(212)는 수직 분사구에 대하여 기울어지게 형성될 수 있으며, 중앙부를 향하여 기울어지게 형성될 수 있다. 특히, 경사 분사구(212)의 경우 분출부는 일그러진 깔때기 형상의 분출부를 가지게 된다.

본 출원에서는 길이 방향의 중앙부에 형성되는 수직 분사구(211)에서 분사되는 유체에 의해 기판을 부상시킬 수 있다. 상기 경사 분사구(212)들은 수직 분사구(211)들로부터 분사되는 유체가 외부로 경사지게 배출되는 것을 방지하기 위해 사용할 수 있다. 즉, 경사 분사구(212)들은 기판의 폭 방향 중앙을 향해 유체를 분사시켜 수직 분사구(211)에 의해 분사되는 유체가 기판의 양측 가장자리와 플로팅 장치 사이에 형성된 공간으로 배출되어 기판의 양측 가장자리 부분의 부상력을 저하시켜 기판의 이송을 방해하는 현상을 방지할 수 있다. 또한, 경사 분사구(212)에서 분사되는 유체는 기판과 플로팅 장치의 접촉 면적 내에 힘을 분사시킴으로써 유체 분사 시 발생하는 기체의 진동을 최소화할 수 있다.

본 출원에서 도 5는 예시적인 플로팅 장치의 이송 방향을 기준으로 한 단면을 보여준다.

상기 도 5에 나타나듯이, 플로팅 장치의 분사구들은 기판의 이송 방향에 대하여 미리 결정된 제 1 간격으로, A 섹터(221)에 길이 방향으로 나란히 배치된 제 1 분사구 라인들;

상기 제 1 간격보다 더 좁은 제 2 간격으로, 상기 A 섹터(221)의 양측에 각각 구획되는 B 섹터(222)에 길이 방향으로 나란히 배치된 제 2 분사구 라인들; 및

상기 제 2 간격보다 더 좁은 3 간격으로 상기 B 섹터(222)의 양측에 각각 구획되는 C 섹터(223)에 길이 방향으로 나란히 배치된 제 3 분사구 라인들을 포함할 수 있다.

상기 플로팅 장치의 분사구를 A 내지 C 섹터로 구분하고, 제 1 분사구 라인 내지 제 3 분사구 라인으로 구분하여, 기판이 플로팅 장치를 통해 이송될 때, 수직 분사구들로부터 분사되는 유체의 압력 분포를 균일하게 유지시킴으로써 기판을 안정하게 이송시킬 수 있다. 따라서, 본 출원에서는 C 섹터가 A 및 B 섹터보다 상대적으로 더 높은 압력을 가질 수 있다.

A 섹터(221)는 플로팅 장치, 구체적으로 플레이트의 대략 중앙 부분에 위치하며, 그 양측으로 B 섹터(222) 및 C 섹터(223)가 위치할 수 있다. 상기 A 섹터를 중심으로, B 섹터 및 C 섹터는 대칭을 이루는 것이 좋다.

본 출원의 막 형성 장치에서 플로팅 장치는 길이 방향으로 가장자리에 형성되며, 최외측 분사구와 이격되게 형성되는 한 쌍의 사이드 플레이트(230)를 추가로 포함할 수 있으며, 이러한 사이드 플레이트(230)의 예시적인 구조는 도 6을 통해 확인할 수 있다.

상기 사이드 플레이트(230)는 기판의 양측 가장자리 부분으로 빠져나갈 수 있는 유체를 차단하는 역할을 수행한다. 상기 사이드 플레이트(230)는 플로팅 장치의 플레이트(210)에 돌출되게 형성되며, 기판의 플로팅 높이, 즉 기판의 이송 시 플레이트(210)에 의해 부상되는 기판보다 더 높은 높이를 가질 수 있다. 또한, 상기 사이드 플레이트(230)는 플레이트(210)의 표면과 수직되게 형성될 수 있다.

상기 사이드 플레이트(230)는 길이 방향으로 이동이 가능하도록 형성될 수 있다. 이는 플로팅 장치(200)에 사용되는 기판의 폭에 맞도록 사이드 플레이트(230)의 위치를 조절하기 위함이다. 상기 사이드 플레이트의 위치 조절은 사이드 플레이트 위치 조절 수단을 이용하여 조절할 수 있으며, 이때 사용되는 사이드 플레이트 위치 조절 수단은 이 업계에서 이용되는 일반적인 위치 조절 수단을 제한 없이 이용할 수 있다.

본 출원에서 예시적인 플로팅 장치는 보조 유체 공급 수단을 추가로 사용할 수 있다. 상기 도 7에는 이러한 보조 유체 공급 수단(240)이 형성된 플로팅 장치의 구조를 보여주고 있다. 특히, 도 7은 플로팅 장치의 기판 이송 방향에 따른 단면이 원형일 때를 나타낸 것으로, 도 2(a)에서와 같은 단면 형상을 가지는 플로팅 장치의 경우 이러한 보조 유체 공급 수단(240)을 별도로 필요로 하지 않는다.

상기 보조 유체 공급 수단(240)은 플로팅 장치(200)에 진입하기 전의 기판 및 플로팅 장치로부터 멀어지는 기판에 유체를 공급하기 위한 수단이다. 상기 보조 유체 공급 수단은 예를 들어, 플로팅 장치에 분사구들이 마련된 경우, 기판의 부상력이 특정 부위의 압력에 의존함으로써, 유체가 이동하는 면적이 넓어져 압력 저하가 구조적으로 발생하게 되는 플로팅 장치 진입전(입력부)과 플로팅 장치에서 멀어지는(출력부) 부분을 일정한 길이의 직선 구간으로 형성함으로써, 압력 저하를 방지할 수 있다. 즉, 보조 유체 공급 수단은 플로팅 장치로 진입되기 전의 상기 기판에 유체를 공급할 수 있는 다수의 분사구(보조 분사구)가 형성된 입구 플레이트 및 상기 플로팅 장치로부터 멀어지는 기판에 유체를 공급할 수 있는 다수의 분사구(보조 분사구)가 형성된 출구 플레이트를 포함할 수 있다. 보조 분사구를 통해 분사되는 유체에 의해 기판이 부상될 수 있으므로, 입력부 및 출력부에서 기판을 안정하게 부상시킬 수 있다.

구체적으로, 보조 유체 공급 수단의 입구 플레이트 및 출구 플레이트는 그 내부가 밀폐되는 단일의 챔버를 형성하고, 단일의 챔버는 내부 공간으로 공급되는 유체를 상기 분사구들을 통해 공급할 수 있다.

본 출원에서는 상기 가이드 수단으로 플로팅 장치를 사용할 경우, 플로팅 장치 및 기판과 이격되게 형성되는 흡입 장치(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 상기 흡입 장치는 주변 공기를 흡입함으로써 플로팅 장치에 의해 부유하는 기판을 당겨주는 효과를 가지며, 이에 의해 기판과 플로팅 장치가 접촉하는 현상을 효과적으로 방지할 수 있다.

본 출원에서 플로팅 장치에 의해 분사되는 유체의 종류는 특별히 제한되지 않으며, 공기, 질소 또는 아르곤 등일 수 있다.

또한, 본 출원의 가이드 수단(120)은 전술한 플로팅 장치 외에 가이드롤을 추가로 이용할 수 있다. 이때, 가이드롤로는 이 분야에서 일반적으로 사용하는 가이드롤을 제한없이 사용할 수 있다.

도 8은 상기와 같은 가이드 수단에 의해 형성되는 막 형성 장치의 다른 예시를 보여주는 도면이다. 도 8의 상부 도면은 상기 장치를 측면에서 바라본 것이고, 하부 도면은 상기 장치를 정면에서 바라본 경우이다.

도 8의 예시에서는 제 1 영역(131)과 제 2 영역(132)이 일렬로 순차 배치되어 있고, 각 영역(131, 132) 내의 가이드 수단(120)에 의해 기판(101)은 상기 영역(131, 132)의 상부를 경유하도록 설치되어 있다. 도면에 자세한 도시는 생략하였지만, 상기 기판(101)의 경로는 장치에 존재하는 흐름 제한 통로에 의해 형성된 것일 수 있다. 이러한 구조에서는 도 8의 하부 도면에 나타난 바와 같이 각 영역(131, 132)의 측면에서 전구체 가스가 배기될 수 있다. 또한, 도 8에서는 제 1 영역(131)과 제 2 영역(132)만이 순차 반복되는 형태를 도시하였으나, 기판(101)이 상기 제 1 영역(131)과 제 2 영역(132)을 순차 경유할 수 있도록 장치가 구성되는 한 상기 영역(131, 132)의 사이에는 후술하는 제 3 영역 등이 추가로 존재할 수 있다.

막 형성 장치는, 제 3 영역을 추가로 포함할 수 있다. 제 3 영역은, 예를 들면, 통상 원자층 증착 공정의 퍼징(purging) 공정에서 요구되는 불활성 가스가 도입되는 영역이거나 혹은 제 1 및/또는 제 2 영역에서 도입되는 것과는 다르거나 혹은 동일한 전구체 가스가 도입되는 영역일 수 있다. 제 3 영역이 존재하는 경우에 상기 체 3 영역은 상기 제 1 및/또는 제 2 영역과 상기 흐름 제한 통로에 의해 연결되어 있을 수 있고, 이송 수단은 기판을 상기 제 3 영역을 경유하여 제 1 및 제 2 영역을 순차 통과시킬 수 있도록 설치되어 있을 수 있다(즉, 「제 1 영역 → 제 3 영역 → 제 2 영역」의 순서).

도 9은 도 1의 장치의 구조에서 상기 제 3 영역(701)이 추가로 존재하는 경우를 예시적으로 나타내고, 상기 제 3 영역(701)이 존재하는 것 외에 다른 사항은 도 1에서 설명한 내용이 유사하게 적용될 수 있다. 도 9에서 제 3 영역(701) 내에는 별도의 이송 수단이 존재하지 않으나, 필요한 경우에 도 11에 나타난 바와 같이 상기 영역(701) 내에도 본 출원에 따른 가이드 수단 또는 가이드롤 등이 존재할 수 있다. 또한, 도 9에 나타난 예시에서 제 3 영역(701)은 복수 존재할 수도 있다. 즉, 제 1 영역(131)과 제 2 영역(132)의 사이에 제 3 영역(701)이 복수 개재되어 있을 수 있고, 이러한 복수의 제 3 영역은 각각 흐름 제한 통로(160)가 존재하는 벽(150)에 의해 분할되어 있으며, 기판(101)이 제 1 영역(131)을 거쳐 복수의 제 3 영역을 흐름 제한 통로(160)를 통해 순차 경유한 후에 제 2 영역(132)으로 도입될 수 있다. 도 10은 상기와 같이 제 3 영역(701-1 내지 701-3)이 복수 존재하는 경우의 예시이다. 제 3 영역(701-1 내지 701-3)이 복수 존재하는 경우에 각 영역(701-1 내지 701-3)으로 도입되는 가스는 동일한 것이거나 혹은 상이한 것일 수 있다.

도 11은 도 1의 장치에서 제 3 영역(7011, 7012)이 2개 추가된 경우를 예시적으로 보여주는 도면이고, 상기 2개의 추가된 영역(7011, 7012)으로 도입되는 것은 전술한 불활성 가스이거나 혹은 제 1 및/또는 제 2 영역에서의 전구체 가스와 동일 또는 상이한 전구체 가스일 수 있고, 제 3 영역(7011, 7012) 각각에 도입되는 가스의 종류는 동일하거나 상이할 수 있다.

막 형성 장치의 이송 수단, 예를 들면 가이드 수단은 기판을 상기 제 1 및 제 2 영역을 복수 회 통과시킬 수 있도록 설치되어 있을 수 있다. 제 3 영역이 존재하는 경우에는 상기 이송 수단, 예를 들면 가이드 수단은, 기판을 제 3 영역을 매회 거치면서 제 1 및 제 2 영역을 복수 회 통과시킬 수 있도록 설치되어 있을 수 있다. 도 12는 기판이 제 3 영역(701)을 매회 거치면서 제 1 영역(131)과 제 2 영역(132)을 복수 회 통과할 수 있도록 형성된 이송 수단(즉, 제 1 영역 ? 제 3 영역 ? 제 2 영역 ? 제 3 영역 ? 제 1 영역 ? 제 3 영역 ? 제 2 영역의 순서)을 보여주는 예시이다. 도 11에서는 제 3 영역(701)이 존재하는 경우를 보여주지만, 이 영역(701)은 생략될 수 있으며, 다른 예시에서는 도 13에 나타난 바와 같이 복수의 제 3 영역(701-1 내지 701-3)이 존재할 수 있다.

상기의 구현을 위하여 도 12에 나타난 바와 같이 이송 수단은 제 1 영역(131) 내에 존재하는 복수의 제 1 가이드 수단(120-1 등) 및 제 2 영역(132) 내에 존재하는 복수의 제 2 가이드 수단(120-2 등)을 포함할 수 있다. 상기에서 제 1 가이드 수단 중 적어도 일부(예를 들면, 도면의 120-1)는 상기 제 2 영역(132)쪽으로 기판(101)의 경로를 변화시킬 수 있도록 형성되어 있고, 상기 제 2 가이드 수단 중 적어도 일부(예를 들면, 도면의 120-2)는 상기 제 1 영역(131)쪽으로 기판의 경로를 변화시킬 수 있도록 형성되어 있을 수 있다.

상기 기술한 장치에서는 이송 수단에 의해 기판은 각 영역을 경유하고, 그 영역에서 전구체 가스가 증착되어 단층이 형성되거나 혹은 퍼징(purging)될 수 있다. 전구체 가스는 별도의 전구체 가스 공급 수단에 의해 공급될 수 있다. 상기 공급 수단은 각 영역의 내부 또는 외부에 설치되는 전구체 가스 소스를 포함할 수 있으며, 추가적으로, 전구체 가스를 영역으로 공급하기 위한 배관, 펌프, 밸브, 탱크 및 다른 필요한 공지의 수단을 포함할 수 있다. 또한, 예를 들어 제 1 및 제 2 영역 외에 제 3 영역 등 다른 영역이 존재하는 경우 공급 수단에 의해 전구체 가스 또는 비활성 가스가 도입될 수 있다.

상기 막 형성 장치에서 각 영역은 상기한 배기 수단에 의한 배기 또는 전구체 가스 또는 비활성 가스의 도입 압력 등을 통해 내부의 압력이 제어될 수 있는 챔버일 수 있다. 상기 챔버는 공정의 진행의 제어 등을 위한 다른 처리 모듈 또는 장비 등과 인터페이스되어 있을 수 있다.

막 형성 장치에서는 각 영역에 존재하는 기판에 미흡착된 전구체 가스가 다른 영역의 가스와 혼합되는 것 등에 의해 야기될 수 있는 비-ALD 반응을 방지하기 위해 각 영역의 전구체 가스가 다른 영역으로 이동하는 것을 억제할 필요가 있다. 이에 따라서 각 영역은 상기한 흐름 제한 통로에 의해서 연결되어 있거나 추가적으로 내부 압력이 조절될 수 있다. 흐름 제한 통로(이하, 단순히 통로라고 호칭할 수 있다.)를 구성하는 방법은 특별히 제한되지 않으며 공지된 수법을 채용할 수 있다. 예를 들면 각 통로는 그 통로를 통과하는 기판의 두께 및 폭보다 약간만 더 두껍고 더 넣은 크기를 갖는 슬릿일 수 있다. 통로는 기판의 통과할 때에 매우 작은 여유 공간만을 허용하고, 기판이 통로의 각 면들과 긁힘 없이 통로를 통과할 수 있도록 설치될 수 있다. 예를 들면, 상기 여유 공간은 수 마이크론과 수 밀리미터 사이의 범위 내에서 규정될 수 있다. 통로는 또한 기판이 통과할 수 있는 가늘고 긴 터널을 포함하여 형성될 수 있고, 필요한 경우에는 통로를 통한 가스의 흐름을 추가로 제한하기 위한 와이퍼를 포함할 수 있다. 또한, 통로는 연장된 일련의 길고 협소한 통로로 형성될 수 있으며, 제 3 영역 등에 주입되는 비활성 가스는 제 1 및 제 2 영역의 중간에서 통로에 직접 주입되어 전구체 가스의 이동 및 혼합을 방지하는 것을 도울 수 있다.

전구체 가스의 혼합을 방지하기 위하여 각 영역의 사이에는 압력차가 존재할 수 있다. 예를 들어, 도 9 또는 12에서와 같이 영역(131, 132)의 사이에 제 3 영역(701)이 존재하는 경우에는 각 영역(131, 132)의 압력보다 더 큰 압력으로 비활성 가스 또는 전구체 가스를 상기 제 3 영역을(701)에 주입함으로써 가스의 혼합 등을 방지할 수 있다. 예를 들어, 가스의 배출 흐름을 스로틀하거나 수동 배출하여 압력이 제어될 수 있다. 다른 예시에서는, 펌프 또는 다른 흡입 소스를 이용하여 영역으로 펌핑함으로써 압력차를 생성할 수 있다. 예를 들면, 펌프는 모든 영역에 연결되어 있고, 각 영역의 압력을 조절하여 압력차를 생성할 수 있도록 제어될 수 있다. 전구체 가스의 이동은 또한 흐름 제어 밸브 또는 다른 흐름 제어 디바이스를 사용하여, 가스의 상대적 흐름속도 및 펌핑 속도를 제어함으로써 방지할 수 있다. 또한, 압력 센서에 응답하는 제어 장치를 사용하여 가스 주입 및 배출 흐름 속도를 제어함으로써 원하는 압력차를 유지하는 것을 보조할 수 있다.

본 출원은 또한 막의 형성 방법에 관한 것이다. 이러한 방법은, 예를 들면, 상기 기술한 막 형성 장치를 사용하여 수행할 수 있다. 예를 들면, 상기 장치의 가이드 수단을 사용하여 기판을 흐름 제한 통로에 의해 형성된 경로를 따라 이송시키면서 제 1 영역에서는 전구체 가스를 공급하여 기판상에 제 1 단층을 형성하고, 제 2 영역에서는 전구체 가스를 공급하여 기판상에 제 2 단층을 형성하는 방식으로 기판 상에 막을 형성할 수 있다. 상기 과정은 원하는 두께를 얻기 위하여 2회 이상 반복될 수 있으며, 필요한 경우에 하나 이상의 제 3 영역을 위에서 기술한 것과 같이 포함시켜서 제 1 및 제 2 단층의 형성 사이에 퍼징 공정을 수행하거나, 혹은 제 1 및 제 2 단층과는 다른 재질의 제 3 단층을 형성하는 것을 수행할 수 있다.

상기 방법에서 사용되는 기판의 종류는 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 유리, 플라스틱 필름, 금속성 웹 또는 섬유성 필름 등일 수 있다. 또한, 상기 방법에 의해 기판에 형성될 수 있는 막의 종류에는 막 형성 방법에 의해 형성될 수 있는 것으로 공지되어 있거나, 예측될 수 있는 모든 종류의 막이 포함되고, 예를 들면, 배리어층, 도전층, 유전체층, 절연체층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 주입층 또는 정공 수송층 등일 수 있다.

또한, 이러한 막을 형성하기 위해 사용할 수 있는 전구체 가스의 종류도 특별히 제한되지 않으며, 막 형성에 적용되어 상기 기술한 각 종류의 막을 형성할 수 있는 것으로 공지된 모든 종류가 포함될 수 있다.

101: 기판
110: 입력 수단
120, 120-1, 120-2: 가이드 수단 또는 가이드롤
131: 제 1 영역
132: 제 2 영역
170: 배기 수단
150: 벽
160: 흐름 제한 통로
140: 회수 수단
701, 701-1, 701-2, 701-3, 7011, 7012: 제 3 영역
200: 플로팅 장치
210: 플레이트
211: 분사구의 분출부
212: 분사구의 관통부
221: A 섹터
222: B 섹터
223: C 섹터
230: 사이드 플레이트
240: 보조 유체 공급 수단

Claims (20)

1. 기판을 이송할 수 있도록 설치된 하나 이상의 가이드 수단을 포함하는 이송 수단; 및 상기 이송 수단에 의해 이송되는 상기 기판의 표면에 막을 형성할 수 있도록 설치되어 있는 처리 영역을 포함하며,
   상기 이송 수단의 가이드 수단 중 적어도 하나는 이송되는 기판에 유체를 분사시킬 수 있는 분사구가 형성된 플로팅 장치인 막 형성 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 플로팅 장치는 기판의 이송 방향과 동일한 방향(이송 방향)을 기준으로 한 단면이 원형, 타원형 또는 다각형인 막 형성 장치.
3. 제 1 항에 있어서, 플로팅 장치는 기판의 이송방향과 수직하는 방향(길이 방향)의 측면에서 유체가 주입되고, 분사구에 의해 분사될 수 있도록 설치되어 있는 막 형성 장치.
4. 제 3 항에 있어서, 분사구는 깔때기 형상의 분출부 및 상기 분출부와 연통되는 관통부를 포함하는 막 형성 장치.
5. 제 1 항에 있어서, 분사구는 길이 방향으로 나란히 형성되며,
   상기 분사구는 길이 방향의 중앙부에 형성된 수직 분사구 및 상기 수직 분사구의 양측에 형성된 경사 분사구를 포함하는 막 형성 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 분사구는 기판의 이송 방향에 대하여 미리 결정된 제 1 간격으로, A 섹터에 길이 방향으로 나란히 배치된 제 1 분사구 라인들;
   상기 제 1 간격보다 더 좁은 제 2 간격으로, 상기 A 섹터의 양측에 각각 구획되는 B 섹터에 길이 방향으로 나란히 배치된 제 2 분사구 라인들; 및
   상기 제 2 간격보다 더 좁은 3 간격으로 상기 B 섹터의 양측에 각각 구획되는 C 섹터에 길이 방향으로 나린히 배치된 제 3 분사구 라인들을 포함하는 막 형성 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 플로팅 장치는 길이 방향으로 양 가장자리에 형성되며, 최외측 분사구과 이격되게 형성되는 한 쌍의 사이드 플레이트를 추가로 포함하는 막 형성 장치.
8. 제 7 항에 있어서, 사이드 플레이트는 플로팅 장치에 돌출되게 형성되며, 기판의 플로팅 높이보다 높은 높이를 가지는 막 형성 장치.
9. 제 7 항에 있어서, 사이드 플레이트를 길이 방향으로 이동시키기 위한 사이드 플레이트 위치 조절 수단을 추가로 포함하는 막 형성 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 이송 수단은 플로팅 장치에 진입하기 전 및 플로팅 장치로부터 멀어지는 기판에 유체를 공급하기 위한 보조 유체 공급 수단을 추가로 포함하는 막 형성 장치.
11. 제 10 항에 있어서, 보조 유체 공급 수단은 플로팅 장치로 진입되기 전의 상기 기판에 유체를 공급할 수 있는 다수의 분사구가 형성된 입구 플레이트 및 상기 플로팅 장치로부터 멀어지는 기판에 유체를 공급할 수 있는 다수의 분사구가 형성된 출구 플레이트를 포함하는 막 형성 장치.
12. 제 11 항에 있어서, 입구 플레이트 및 출구 플레이트는 그 내부가 밀폐되는 단일의 챔버를 형성하고, 단일의 챔버는 내부 공간으로 공급되는 유체를 상기 분사구들을 통해 공급할 수 있는 막 형성 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 처리 영역은 막을 원자층 증착 방식으로 형성할 수 있도록 설치되어 있는 막 형성 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 처리 영역은, 기판이 도입될 수 있도록 형성된 흐름 제한 통로가 형성되어 있는 제 1 및 제 2 영역을 포함하고,
    이송 수단의 가이드 수단은 상기 제 1 및 제 2 영역 내에 각각 하나 이상 존재하며,
    상기 흐름 제한 통로는 상기 기판이 상기 제 1 및 제 2 영역을 순차 통과할 수 있도록 하는 경로를 형성하도록 설치되어 있는 막 형성 장치.
15. 제 1 항에 있어서, 이송 수단은 기판을 제 1 및 제 2 영역을 복수 회 통과시킬 수 있도록 설치되어 있는 막 형성 장치.
16. 제 1 항에 있어서, 불활성 가스 또는 전구체 가스가 공급될 수 있도록 설치된 제 3 영역을 추가로 포함하고, 상기 제 3 영역은 흐름 제한 통로에 의해 제 1 또는 제 2 영역과 연결되어 있으며, 이송 수단은 기판을 제 1 영역, 제 3 영역 및 제 2 영역 순서로 통과시킬 수 있도록 형성되어 있는 막 형성 장치.
17. 제 16 항에 있어서, 이송 수단은 기판을 제 3 영역을 매회 거치면서 제 1 및 제 2 영역을 복수 회 통과시킬 수 있도록 설치되어 있는 막 형성 장치.
18. 제 1 항에 있어서, 이송 수단은 제 1 영역 내에 존재하는 복수의 제 1 가이드 수단 및 제 2 영역 내에 존재하는 복수의 제 2 가이드 수단을 포함하고, 상기 제 1 가이드 수단 중 적어도 일부는 상기 제 2 영역쪽으로 기판의 경로를 변화시킬 수 있도록 형성되어 있고, 상기 제 2 가이드 수단 중 적어도 일부는 상기 제 1 영역쪽으로 기판의 경로를 변화시킬 수 있도록 형성되어 있는 막 형성 장치.
19. 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항의 장치를 사용하여 기판의 표면에 막을 형성하는 막 형성 방법.
20. 제 19 항에 있어서, 형성되는 막이 배리어층, 도전층, 유전체층, 절연체층, 발광층, 전자 수송층, 전자 주입층, 정공 주입층 또는 정공 수송층인 막 형성 방법.
    

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