KR20190081132A - 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템 - Google Patents

저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따른 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템은 유연성을 확보하는 소재를 공급하는 공급장치와, 상기 공급장치에서 이송되는 상기 소재가 관통되며 상기 소재에 원료를 증착하기 위하여 저온 대기압 상태로 형성되는 적어도 하나 이상의 증착모듈과, 상기 증착모듈 내부에 구비되어 다수의 원료를 각각 번갈아가며 상기 소재에 증착시키기 위하여 다수가 구비되는 증착장치와, 다수의 상기 증착장치에서 이송되는 상기 소재를 권취시키는 마감장치를 포함할 수 있다.

Description

저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템{The System for ALD using a Cold Atmospheric Pressure Roll to Roll}
본 발명은 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 케이스 내부에서 전구체 및 플라즈마를 소재의 양면에 증착할 수 있는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템에 관한 것이다.
반도체 기술의 출현 이후, 반도체는 더욱더 작은 크기, 더욱더 빠른 속도, 낮은 전력 소모량, 소자 당 낮은 가격을 목표로 개발되어져 왔으며, 최근에는 여러 가지 기능을 하나의 반도체 소자에서 수행을 할 수 있도록 개발되어지고 있다.
그 결과, 반도체 소자에 사용되는 박막은 원자 단위로 제어되면서, 단차 피복성이 우수한 특성을 가져야 하며, 또한 계면에서 확산과 산화가 일어나지 않게 하기 위해서 증착 온도가 낮아야 한다. 기존의 기술로서는 이러한 요구 조건을 충족시킬 수 없게 되어져 한계에 도달하게 되었다. 그러나 원자층 단위로 박막을 증착하는 기술이 개발되어져, 기존의 반도체 기술의 한계를 극복할 수 있게 되었다. 이러한 새로운 기술을 “원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)”라 불리게 된다.
원자층 증착 기술은 1980년에 Tuomo Suntola에 의해서 “Atomic Layer Epitaxy(ALE)”이라는 기술로 개발되어졌다. ALE는 매우 정밀하게 조성을 제어하면서, 매우 얇은 막(100 Å)을 증착시킬 수 있다는 장점을 가지고 있었다. 그러나 그 당시에 반도체 산업에서 사용하는 가장 얇은 막은 1000 Å 두께로서, ALE 기술은 반도체 시장을 위한 기술로서 보여지지 않았다.
그러나 30년이 지난 현재의 상황은 변했다. 반도체의 칩사이즈의 감소는 수 나노시대를 열게 되었으며, 반도체에서 사용하는 가장 얇은 막은 원자 단위로 필요하게 되었다. 예를 들어, 게이트 유전막의 경우, 약 10 Å(약 4개의 원자층과 동일한 두께)의 두께가 필요하게 되었다. 그 결과, Suntola의 발명은 반도체의 디자인 룰이 감소함에 따라서 반도체에 적용되기 시작하였으며, 현재 “Atomic Layer Epitaxy(ALE)” 기술은 “원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)”라는 기술로 이름이 변경되어져, 상용화되기 시작하였다.
그러나, 원자층 증착 기술은 기존의 증착법에 비하여 많은 장점을 지니고 있으나, 원료를 한 가지씩 주기적으로 공급하고 여분을 제거하는 과정을 계속 반복하여야 하기 때문에 증착속도가 느려 양산라인에 광범위하게 적용하기 힘든 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 저온 대기압 상태에서 롤투롤에 의하여 이송되는 소재에 전구체 및 플라즈마로 형성된 원료를 증착하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템을 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템은 유연성을 확보하는 소재를 공급하는 공급장치와, 상기 공급장치에서 이송되는 상기 소재가 관통되며 상기 소재에 원료를 증착하기 위하여 저온 대기압 상태로 형성되는 적어도 하나 이상의 증착모듈과, 상기 증착모듈 내부에 구비되어 다수의 원료를 각각 번갈아가며 상기 소재에 증착시키기 위하여 다수가 구비되는 증착장치와, 다수의 상기 증착장치에서 이송되는 상기 소재를 권취시키는 마감장치를 포함할 수 있다.
상기 공급장치는 상기 소재가 권취된 권취롤의 중심에 구비되어 상기 권취롤을 회전하며 상기 소재를 공급하는 풀림롤과, 상기 풀림롤에서 공급되는 상기 소재의 장력 외란을 흡수하는 장력외란흡수롤과, 상기 장력외란흡수롤에서 이송되는 상기 소재의 장력을 측정하는 장력측정롤과, 상기 장력측정롤에 의하여 이송되는 상기 소재의 속도를 제어하는 제어롤을 구비할 수 있다.
상기 증착모듈은 상기 공급장치에서 이송되는 상기 소재가 내부를 저온 대기압 상태로 관통하는 케이스와, 상기 소재를 상기 케이스 내부에서 지그재그로 번갈아가며 이송될 수 있도록 상기 소재의 방향 전환을 유도하는 유도장치와, 상기 유도장치에 의하여 이송되는 상기 소재가 관통되며 전구체와 플라즈마로 형성되는 원료를 번갈아가며 증착시키는 상기 증착장치를 구비할 수 있다.
상기 케이스는 내부의 불순물을 흡입하며 질소를 공급하는 펌프와, 상기 펌프에 의하여 상기 케이스 내부의 질소량을 측정하는 게이지를 구비할 수 있다.
상기 유도장치는 상기 케이스의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 소재를 지그재그로 방향 전환을 하며 이송하는 전환롤과, 상기 전환롤 사이에 구비되어 상기 소재의 장력을 제어하기 위한 장력롤을 구비할 수 있다.
상기 증착장치는 상기 케이스 외부에서 유입되는 전구체를 상기 소재에 증착시키는 다수의 전구체증착기와, 다수의 상기 전구체증착기와 서로 번갈아가며 배치되며 상기 케이스 외부에서 유입되는 플라즈마를 상기 소재에 증착시키는 다수의 플라즈마증착기를 구비할 수 있다.
상기 전구체증착기는 상기 소재가 내부로 관통하도록 관통홀을 구비하는 본체와, 상기 본체의 내부에 수용되며 외부에서 전구체가 유입되는 전구체유입관과, 상기 전구체유입관에서 유입된 전구체 중 상기 소재에 증착되지 않은 전구체를 흡입하여 외부로 배출하는 전구체배출관을 구비할 수 있다.
상기 플라즈마증착기는 상기 소재가 내부로 관통하도록 관통홀을 구비하는 몸체와, 상기 몸체의 내부에 수용되며 외부에서 플라즈마를 생성하기 위한 기체소자를 유입하는 플라즈마유입관과, 상기 플라즈마유입관에서 유입된 기체소자를 전기 반응에 의하여 플라즈마로 생성하기 위한 전기장치와, 상기 전기장치에 의하여 생성된 플라즈마를 확인하기 위한 뷰포트와, 상기 몸체에서 생성된 플라즈마 중 상기 소재에 증착되지 않은 플라즈마를 흡입하여 외부로 배출하는 플라즈마배출관을 구비할 수 있다.
상기 마감장치는 상기 증착모듈에서 원료가 증착되어 이송되는 상기 소재의 속도를 제어하는 제어롤과, 상기 제어롤의 전면 및 후면에 각각 구비되어 상기 소재의 장력을 측정하는 장력측정롤과, 상기 장력측정롤에서 이송되는 상기 소재를 권취하는 권취롤을 구비할 수 있다.
본 발명에 따른 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템에 의하면, 케이스의 내부에서 이송되는 소재의 양면에 다수의 증착장치에서 다양한 원료를 증착할 수 있는 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템을 나타낸 개념도.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공급장치를 나타낸 개념도.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착모듈을 나타낸 개념도.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전환롤을 나타낸 사시도.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착장치를 나타낸 사시도.
도 6은 도 5에 도시된 증착장치를 나타낸 배면도.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착장치를 나타낸 단면도.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마증착기를 나타낸 측단면도.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마감장치를 나타낸 개념도.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템에 대해 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템을 나타낸 개념도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 공급장치를 나타낸 개념도이다.
도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템은 유연성을 확보하는 소재(10)를 공급하는 공급장치(100)와, 상기 공급장치(100)에서 이송되는 상기 소재(10)가 관통되며 상기 소재(10)에 원료를 증착하기 위하여 저온 대기압 상태로 형성되는 적어도 하나 이상의 증착모듈(200)과, 다수의 상기 증착모듈(200)에서 이송되는 상기 소재(10)를 권취시키는 마감장치(400)를 구비할 수 있다.
상기 공급장치(100)는 소재(10)가 권취된 권취롤(20)을 다수의 롤로 형성된 이송롤에 의하여 공급하여 소재(10)의 상부에 원료를 증착시킬 수 있다.
또한, 상기 공급장치(100)는 상기 소재(10)가 권취된 권취롤(20)의 중심에 구비되어 상기 권취롤(20)을 회전하며 상기 소재(10)를 공급하는 풀림롤(110)과, 상기 풀림롤(110)에서 공급되는 상기 소재(10)의 장력 외란을 흡수하는 장력외란흡수롤(120)과, 상기 장력외란흡수롤(120)에서 이송되는 상기 소재(10)의 장력을 측정하는 장력측정롤(130)과, 상기 장력측정롤(130)에 의하여 이송되는 상기 소재(10)의 속도를 제어하는 제어롤(140)을 구비할 수 있다.
이러한 상기 권취롤(20)은 상기 풀림롤(110)에 의하여 회전하며 풀릴 수 있으며 회로 등을 인쇄할 수 있는 롤투롤 장치에서 이송될 수 있도록 유동성이 확보되어 유연하며 얇은 재질로 형성될 수 있다. 그리고 상기 소재(10)는 소정의 길이로 형성되거나 길게 형성되어 상기 롤투롤 장치에서 끊기지 않고 이동하며 형성될 수 있다.
이와 같은 상기 풀림롤(110)이 상기 권취롤(20)을 회전시키기 위하여 별도의 모터가 구비될 수 있으며, 상기 모터에 의하여 상기 풀림롤(110)을 회전시키며 상기 소재(10)가 풀리는 이송 속도 및 길이가 조절될 수 있다.
상기 장력외란흡수롤(120)은 댄서(Dancer)와 같이 공압 실린더의 변위에 의해 링크의 회전중심점을 기준으로 수평방향으로 회전운동하며 장력 외란을 흡수할 수 있다. 이 때, 사용되는 장력외란흡수롤(120)은 소재(10)에 발생하는 장력의 변동을 흡수하는 장력에 대한 댐퍼(damper)기능을 주목적으로 한다고 할 수 있다.
상기 장력측정롤(130)은 상기 소재(10)가 장력외란흡수롤(120)에서 장력의 외란이 흡수되며 이송되면 상기 소재(10)의 장력을 측정하는 로드셀(Load-cell)로 형성될 수 있다.
이러한 상기 장력측정롤(130)은 힘이나 하중들의 물리량을 전기적 신호로 변환시켜 힘이나 하중을 측정하는 것으로 소재(10)에 발생하는 장력의 변동을 측정할 수 있다.
상기 장력측정롤(130)은 다수가 구비될 수 있으며, 상기 소재(10)가 증착모듈(200)로 진입하기 전에 장력이 측정될 수 있다.
제어롤(130)의 하부에는 압착롤이 구비됨에 따라 상기 제어롤(130)과 압착롤에 의하여 소재(10)의 장력을 제어하기 위하여 롤의 속도를 미세하게 제어할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착모듈을 나타낸 개념도이다.
도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착모듈(200)은 상기 공급장치(100)에서 이송되는 상기 소재(10)가 내부를 저온 대기압 상태로 관통하는 케이스(210)와, 상기 소재(10)를 상기 케이스(210) 내부에서 지그재그로 번갈아가며 이송될 수 있도록 상기 소재(10)의 방향 전환을 유도하는 유도장치(220)와, 상기 유도장치(220)에 의하여 이송되는 상기 소재(10)가 관통되며 전구체와 플라즈마로 형성되는 원료를 번갈아가며 증착시키는 증착장치(300)를 구비할 수 있다.
이와 같은 상기 증착모듈(200)은 상기 공급장치(100)와 상기 마감장치(400) 사이에 적어도 하나 이상 구비되어 상기 소재(10)의 표면에 원료를 원하는 두께로 증착시킬 수 있다.
그리고 상기 증착모듈(200)은 저온 대기압 상태로 소재(10)에 원료를 증착시킬 수 있으므로 소재(10)에 이물질이 부착되거나 공기 흐름에 의한 오차를 줄일 수 있다.
또한, 상기 증착모듈(200)에서 소재(10)에 증착되는 원료는 전구체 및 플라즈마로 형성될 수 있다.
상기 케이스(210)는 내부를 질소로 충진하는 펌프(211)와, 상기 펌프(211)에 의하여 상기 케이스(210) 내부의 질소량을 측정하는 게이지(212)를 구비할 수 있다.
상기 펌프(211)는 상기 케이스(210) 외측에 결합되어 상기 케이스(210) 내부에 질소를 공급할 수 있다.
그리고 상기 게이지(212)는 상기 케이스(210) 내부의 질소량을 측정할 수 있음에 따라 상기 펌프(211)의 가동시간을 조절할 수 있다.
또한, 상기 케이스(210)는 상기 증착장치(300) 및 상기 케이스(210)에서 이송되는 소재(10)의 파손 등에 의하여 교환 및 수리를 위하여 커버가 별도로 구비될 수 있다.
상기 유도장치(220)는 상기 소재(10)를 상기 케이스(210) 내부에서 지그재그로 번갈아가며 이송될 수 있도록 상기 소재(10)의 방향 전환을 유도할 수 있다.
이러한 상기 유도장치(220)는 상기 케이스(210)의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 소재(10)를 지그재그로 방향 전환을 하며 이송하는 전환롤(230)과, 상기 전환롤(230) 사이에 구비되어 상기 소재(10)의 장력을 제어하기 위한 장력롤(130)을 구비할 수 있다.
상기 전환롤(230)은 상기 케이스(210) 내부의 상부와 하부에 각각 다수가 구비되어 상기 케이스(210) 내부로 유입되어 원료가 증착된 후 배출되기까지 방향을 전환할 수 있다.
이러한, 전환롤(230)은 상기 케이스(210) 내부로 유입되는 상기 소재(10)를 상기 케이스(210)의 장변 방향으로 유도하여 이송시키는 유입롤(231)과, 상기 유입롤(231)과 상기 케이스(210)의 장변 타 단부에 구비되어 상기 소재(10)의 방향을 전환하는 제 1전환롤(232)과, 상기 제 1전환롤(232)과 소정의 거리에 구비되어 상기 장력롤(130)에서 이송되는 상기 소재(10)를 상기 장력롤(130) 방면으로 상기 소재(10)의 방향을 전환하는 제 2전환롤(233)과, 상기 유입롤(231)과 상기 케이스(210)의 단변 타 단부에 구비되어 상기 케이스(210) 외부로 상기 소재(10)를 배출시키도록 유도하는 배출롤(234)을 구비할 수 있다.
이 때, 전환롤(230)의 수량은 한정하지 않으며 소재(10)에 증착되는 원료의 두께에 따라 다수가 구비될 수 있다.
그리고 상기 장력측정롤(130)은 상기 유입롤(231)과 상기 배출롤(234) 사이에 구비되어 상기 제 1전환롤(232)에서 이송되는 상기 소재(10)를 상기 제 2전환롤(233) 방면으로 유도하며 상기 소재(10)의 장력을 측정할 수 있다.
이와 같은 상기 장력측정롤(130)은 공급장치(100)에도 구비되며 상기 소재(10)의 장력을 측정하는 로드셀(Load-cell)로 형성될 수 있다.
상기 유입롤(231)과 상기 배출롤(234)은 상기 케이스(210) 단변의 양단부에 구비되어 상기 소재(10)가 상기 케이스(210)에 유입되거나 배출시키는 출입구 내측에 각각 구비되어 상기 소재(10)를 유입시키거나 배출시킬 수 있다.
상기 제 1전환롤(232)과 상기 제 2전환롤(233)은 상기 장력롤(130)과 상기 유입롤(231)과 상기 배출롤(234)과 상기 케이스(210)의 장변 타 단부에 각각 소정의 거리로 구비되어 상기 소재(10)의 방향이 전환되도록 유도할 수 있다.
상기 제 1전환롤(232)은 상기 유입롤(231)과 상기 장력롤(130) 사이에 구비되어 상기 유입롤(231)에서 유입된 상기 소재(10)가 상기 장력롤(130)로 다시 이송되도록 상기 제 1전환롤(232)에 의하여 방향이 유도될 수 있으며, 상기 제 2전환롤(233)은 상기 장력롤(130)과 상기 배출롤(234) 사이에 구비되어 상기 장력롤(130)에서 이송된 상기 소재(10)가 상기 배출롤(234)로 다시 이송되도록 상기 제 2전환롤(233)에 의하여 방향이 유도될 수 있다.
이러한 상기 제 1전환롤(232)과 상기 제 2전환롤(233)은 공기를 분사하거나 도 4에 도시된 바와 같이 비접촉 롤로 형성되는 것으로 상기 소재(10)의 양 측면이 접하도록 회전함에 따라 상기 소재(10)의 처짐과 주름을 방지하며 비접촉으로 전환시키는 구동부(235)가 구비될 수 있다.
상기 구동부(235)는 상기 소재를 전환시키기 위하여 회전하는 회전롤(235a)과, 상기 회전롤(235a)의 양단부에 구비되며 전구체 및 플라즈마가 증착되지 않는 양 단부와 중심을 고정하며 회전시키는 한쌍의 접촉롤(235b)을 구비할 수 있다.
상기 회전롤(235a)은 상기 접촉롤(235b)보다 작은 직경으로 형성되어 상기 접촉롤(235b)과 상기 구동부(235) 사이로 상기 소재(10)가 이송될 때 상기 소재(10)에 증착된 상기 전구체 및 플라즈마가 접촉되지 않고 상기 접촉롤(235b)이 회전할 수 있다.
상기 접촉롤(235b)은 상기 소재(10)가 비접촉으로 이송될 수 있도록 상기 소재(10)의 양단부를 상기 이송부(236)와 함께 고정하며 이송시킬 수 있다. 그리고 상기 접촉롤(235b)은 상기 구동부(235)의 양단부에 각각 구비될 수 있도록 다수가 구비될 수 있다.
또한, 상기 접촉롤(235b)은 상기 소재(10)의 폭이 길면 처짐이 발생하거나 주름이 발생할 수 있으므로 상기 회전롤(235a) 양단부와 가운데에 각각 구비될 수 있다.
그리고 구동부(235)의 하단에 구비되며 상기 소재(10)의 후면이 접함에 따라 처짐을 방지하기 위하여 닙롤(236)이 구비될 수 있으며, 상기 닙롤(236)은 소재(10)의 폭이 넓을 때 주로 사용되며, 좁을 때 처짐이 발생할 경우에도 사용된다.
이러한 상기 닙롤(236)은 상기 접촉롤(235b)과 같이 사용되지 않을 수 있으며, 필요에 따라 구동부(235)만을 활용하여 상기 소재(10)의 방향 전환이 진행될 수 있다.
이와 같이 상기 구동부(235) 및 상기 접촉롤(235b)에 의하여 상기 소재(10)를 이송시킬 때는 상기 구동부(235)과 상기 접촉롤(235b)에 마찰이 발생하여 상기 소재(10)가 이송될 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착장치를 나타낸 사시도이고, 도 6은 도 5에 도시된 증착장치를 나타낸 배면도이고, 도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착장치를 나타낸 단면도이다.
도 5 내지 도 7에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 증착장치(300)는 상기 케이스(210) 외부에서 유입되는 전구체를 상기 소재(10)에 증착시키는 다수의 전구체증착기(310)와, 다수의 상기 전구체증착기(310)와 서로 번갈아가며 배치되며 상기 케이스(210) 외부에서 유입되는 플라즈마를 상기 소재(10)에 증착시키는 다수의 플라즈마증착기(320)를 구비할 수 있다.
이와 같이 전구체증착기(310)과 플라즈마증착기(320)는 다수가 구비됨에 따라 공간분할로 전구체와 플라즈마를 증착시키는 것으로 증착속도를 높여 생산성을 향상시킬 수 있다.
상기 증착장치(300)는 내부에 전구체와 플라즈마가 구비되는 전구체증착기(310)와 플라즈마증착기(320)로 구분될 수 있으며, 전구체증착기(310)와 플라즈마증착기(320)가 서로 번갈아가며 다수가 구비될 수 있다.
그로 인해, 상기 소재(10)는 다수의 전구체증착기(310)와 플라즈마증착기(320)를 관통하며 전구체와 플라즈마가 증착될 수 있으며, 다수가 증착되어 소재(10)의 표면에 습기, 산소가 차단되도록 보호층이 형성될 수 있다.
상기 전구체증착기(310)는 상기 소재(10)가 내부로 관통하도록 관통홀(330)을 구비하는 본체(311)와, 상기 본체(311)의 내부에 수용되며 외부에서 전구체가 유입되는 전구체유입관(312)과, 상기 전구체유입관(312)에서 유입된 전구체 중 상기 소재(10)에 증착되지 않은 전구체를 흡입하여 외부로 배출하는 전구체배출관(313)을 구비할 수 있다.
상기 본체(311)는 내부에 상기 소재(10)가 관통하는 관통홀(330)이 구비될 수 있으며, 상기 소재(10)의 표면이 접하지 않도록 상기 관통홀(330)은 상기 소재(10)보다 넓은 크기로 형성될 수 있다.
그리고 상기 전구체유입관(312)은 상기 케이스(210) 외측에서 유입되는 전구체를 관통홀(330)에서 분사하여 관통홀(330)을 관통하는 소재(10)에 전구체를 증착시킬 수 있다.
또한, 상기 전구체유입관(312)은 일부가 상기 본체(311) 내부에 수용되어 전구체를 관통홀(330)로 분사할 수 있으며, 상기 전구체유입관(312)과 관통홀(330)이 접하는 위치에는 분사홀(340)이 다수 구비되어 관통홀(330)로 직접 전구체를 분사하거나 관통홀(330) 내측면에 구비되는 다수의 홀에 의하여 전구체가 분사되어 소재(10)에 증착될 수 있다.
상기 전구체배출관(313)은 상기 전구체유입관(312)의 양 측면에 각각 구비되어 상기 관통홀(330)에서 소재(10)에 증착되지 않은 전구체를 회수하기 위하여 흡입할 수 있다.
상기 플라즈마증착기(320)는 플라즈마를 생성하기 위한 기체소자를 내부로 유입하여 내부에 구비된 전기장치(323)와 반응을 시킬 수 있다.
이러한 상기 플라즈마증착기(320)는 상기 소재(10)가 내부로 관통하도록 관통홀(330)을 구비하는 몸체(321)와, 상기 몸체(321)의 내부에 수용되며 외부에서 플라즈마를 생성하기 위한 기체소자를 유입하는 플라즈마유입관(322)과, 상기 플라즈마유입관(322)에서 유입된 기체소자를 전기 반응에 의하여 플라즈마로 생성하기 위한 전기장치(323)와, 상기 전기장치(323)에 의하여 생성된 플라즈마를 확인하기 위한 뷰포트(324)와, 상기 몸체(321)에서 생성된 플라즈마 중 상기 소재(10)에 증착되지 않은 플라즈마를 흡입하여 외부로 배출하는 플라즈마배출관(325)을 구비할 수 있다.
상기 몸체(321)는 상기 전구체증착기(310)의 본체(311)와 동일하게 내부에 관통홀(330)이 구비될 수 있으며, 상기 관통홀(330)은 소재(10)가 관통되도록 소재(10)보다 넓은 직경으로 형성될 수 있다.
그리고 상기 몸체(321)의 외측에는 뷰포트(324)가 구비될 수 있다.
상기 플라즈마유입관(322)은 관통홀(330)로 소재(10)가 관통될 때 플라즈마가 증착될 수 있도록 기체소자를 몸체(321) 내부로 유입할 수 있다. 그리고 상기 기체소자는 전기 반응에 의하여 플라즈마를 형성하는 기체일 수 있으며, 관통홀(330)로 기체가 유입되도록 일부에 다수의 분사홀(340)이 구비될 수 있다.
상기 전기장치(323)는 상기 관통홀(330)로 유입되는 기체소자를 전기반응에 의하여 플라즈마가 생성되도록 전기가 공급될 수 있다. 이러한 상기 전기장치(323)는 상기 관통홀(330)의 양 측면에 각각 구비되어 상기 소재(10)의 양면 어디에서든 플라즈마가 생성되도록 할 수 있다.
상기 뷰포트(324)는 상기 관통홀(330)로 플라즈마가 생성되어 상기 소재(10)에 증착되는 것을 확인하기 위하여 상기 몸체(321) 측면에 결합될 수 있다. 그리고 상기 뷰포트(324)는 상기 케이스(210) 외측에 돌출되어 케이스(210) 외측에서도 플라즈마가 생성되는 것을 확인할 수 있다.
상기 플라즈마배출관(325)은 상기 플라즈마유입관(322)의 양 측면에 각각 구비되어 상기 관통홀(330)에서 소재(10)에 증착되지 않은 플라즈마를 회수하기 위하여 흡입할 수 있다.
또한, 상기 플라즈마증착기(320)는 내부에 히터가 구비되어 플라즈마를 플라 즈마를 증착시키기 위한 온도 중 저온인 80 ~ 100도의 온도로 플라즈마를 증착시킬 수 있다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 마감장치를 나타낸 개념도이다.
도 9에 도시된 바와 같이 본 발명의 일 실시 예에 따른 마감장치(400)는 상기 증착모듈(200)에서 원료가 증착되어 이송되는 상기 소재(10)의 속도를 제어하는제어롤(140)과, 상기 제어롤(140)의 전면 및 후면에 각각 구비되어 상기 소재(10)의 장력을 측정하는 장력측정롤(130)과, 상기 장력측정롤(130)에서 이송되는 상기 소재(10)를 권취하는 권취롤(20)을 구비할 수 있다.
상기 제어롤(140)과 상기 장력측정롤(130)은 상기 공급장치(100)에서 사용된 것과 동일하게 상기 소재(10)의 장력을 제어함과 동시에 장력을 측정한 후 권취롤(20)에서 권취될 수 있다.
이상에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템에 대해 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니한다. 그리고 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 소재 20: 권취롤
100: 공급장치 110: 풀림롤
120: 장력외란흡수롤 130: 장력측정롤
140: 제어롤 200: 증착모듈
210: 진공케이스 211: 진공펌프
212: 진공게이지 220: 유도장치
230: 전환롤 231: 유입롤
232: 제 1전환롤 233: 제 2전환롤
234: 배출롤 240: 장력롤
300: 증착장치 310: 전구체증착기
311: 본체 312: 전구체유입관
313: 전구체배출관 320: 플라즈마증착기
321: 몸체 322: 플라즈마유입관
323: 전기장치 324: 뷰포트
325: 플라즈마배출관 330: 관통홀
340: 분사홀 400: 마감장치

Claims (9)

  1. 유연성을 확보하는 소재를 공급하는 공급장치와,
    상기 공급장치에서 이송되는 상기 소재가 관통되며 상기 소재에 원료를 증착하기 위하여 저온 대기압 상태로 형성되는 적어도 하나 이상의 증착모듈과,
    상기 증착모듈 내부에 구비되어 다수의 원료를 각각 번갈아가며 상기 소재에 증착시키기 위하여 다수가 구비되는 증착장치와,
    다수의 상기 증착장치에서 이송되는 상기 소재를 권취시키는 마감장치를 포함하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 공급장치는 상기 소재가 권취된 권취롤의 중심에 구비되어 상기 권취롤을 회전하며 상기 소재를 공급하는 풀림롤과,
    상기 풀림롤에서 공급되는 상기 소재의 장력 외란을 흡수하는 장력외란흡수롤과,
    상기 장력외란흡수롤에서 이송되는 상기 소재의 장력을 측정하는 장력측정롤과,
    상기 장력측정롤에 의하여 이송되는 상기 소재의 속도를 제어하는 제어롤을 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템.
  3. 제 1항에 있어서,
    상기 증착모듈은 상기 공급장치에서 이송되는 상기 소재가 내부를 저온 대기압 상태로 관통하는 케이스와,
    상기 소재를 상기 케이스 내부에서 지그재그로 번갈아가며 이송될 수 있도록 상기 소재의 방향 전환을 유도하는 유도장치와,
    상기 유도장치에 의하여 이송되는 상기 소재가 관통되며 전구체와 플라즈마로 형성되는 원료를 번갈아가며 증착시키는 상기 증착장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 케이스는 내부에 질소를 공급하는 펌프와,
    상기 펌프에 의하여 상기 케이스 내부의 질소량을 측정하는 게이지를 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 유도장치는 상기 케이스의 상부와 하부에 각각 구비되어 상기 소재를 지그재그로 방향 전환을 하며 이송하는 전환롤과,
    상기 전환롤 사이에 구비되어 상기 소재의 장력을 제어하기 위한 장력롤을 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템.
  6. 제 3항에 있어서,
    상기 증착장치는 상기 케이스 외부에서 유입되는 전구체를 상기 소재에 증착시키는 다수의 전구체증착기와,
    다수의 상기 전구체증착기와 서로 번갈아가며 배치되며 상기 케이스 외부에서 유입되는 플라즈마를 상기 소재에 증착시키는 다수의 플라즈마증착기를 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 전구체증착기는 상기 소재가 내부로 관통하도록 관통홀을 구비하는 본체와,
    상기 본체의 내부에 수용되며 외부에서 전구체가 유입되는 전구체유입관과,
    상기 전구체유입관에서 유입된 전구체 중 상기 소재에 증착되지 않은 전구체를 흡입하여 외부로 배출하는 전구체배출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 플라즈마증착기는 상기 소재가 내부로 관통하도록 관통홀을 구비하는 몸체와,
    상기 몸체의 내부에 수용되며 외부에서 플라즈마를 생성하기 위한 기체소자를 유입하는 플라즈마유입관과,
    상기 플라즈마유입관에서 유입된 기체소자를 전기 반응에 의하여 플라즈마로 생성하기 위한 전기장치와,
    상기 전기장치에 의하여 생성된 플라즈마를 확인하기 위한 뷰포트와,
    상기 몸체에서 생성된 플라즈마 중 상기 소재에 증착되지 않은 플라즈마를 흡입하여 외부로 배출하는 플라즈마배출관을 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 마감장치는 상기 증착모듈에서 원료가 증착되어 이송되는 상기 소재의 속도를 제어하는 제어롤과,
    상기 제어롤의 전면 및 후면에 각각 구비되어 상기 소재의 장력을 측정하는 장력측정롤과,
    상기 장력측정롤에서 이송되는 상기 소재를 권취하는 권취롤을 구비하는 것을 특징으로 하는 저온 대기압 상태의 롤투롤을 활용한 원자층 증착 모듈 시스템.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210081134A (ko) * 2019-12-23 2021-07-01 주식회사 토바 롤투롤 리페어링 시스템 및 방법

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