KR20190086236A - Apparatus for atomic layer deposition - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 원자층 증착장치에 관한 것이다. 보다 상세히, 기판 상에 원자층을 증착 시키는 원자층 증착장치에 관한 것이다.The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus. More particularly, it relates to an atomic layer deposition apparatus for depositing atomic layers on a substrate.
박막 증착기술은 OLED 디스플레이, 태양전지 기판, 반도체 등의 박막을 형성시키는 방법으로 널리 적용되고 있다. 특히 OLED 디스플레이에서는 대면적의 기판에 저온 공정으로(200도 이하) 봉지(Encapsulation) 박막이 필요하다.Thin film deposition technology is widely applied as a method of forming a thin film of an OLED display, a solar cell substrate, or a semiconductor. In particular, in OLED displays, encapsulation thin films are required for low-temperature processes (less than 200 degrees) on large-area substrates.
기존의 봉지 박막 기술에는 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition)의 상압 화학 기상증착법(APCVD: Atmospheric Pressure CVD), 저압 화학 기상증착법(LPCVD: Low Pressure CVD), 플라즈마 유기 화학 기상 증착법(Plasma Enhanced CVD)등이 있으며, 공정 시간을 단축시킬 수 있는 이유로 플라즈마 유기 화학 기상 증착법이 많이 쓰이고 있다Conventional sealing thin film technologies include atmospheric pressure CVD (chemical vapor deposition), low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), and plasma enhanced chemical vapor deposition (CVD) And a plasma organic chemical vapor deposition method is widely used as a reason for shortening the processing time
특히, OLED 디스플레이에서는 봉지박막의 수분투습도(WVTR: Water Vapor Transmission Rate) 특성이 확보된 유연기판(Flexible Display)의 요구와 함께 미세패턴을 균일하게 형성할 수 있는 원자층 증착 방법(atomic layer deposition, 이하 "ALD공정"이라고 함)의 사용이 증대되고 있다. Particularly, in OLED displays, there is a demand for a flexible display having a moisture vapor transmission rate (WVTR) characteristic of a sealing film, and an atomic layer deposition method capable of uniformly forming fine patterns. Hereinafter referred to as "ALD process").
ALD공정은 기판 표면에서 반응물질의 표면 포화 반응(surface saturated reaction)에 의한 화학적 흡착(chemisorption)과 탈착(desorption) 과정을 이용하여 원자층을 형성하는 방법으로, 원자층 수준에서 막 두께의 제어가 가능한 박막 증착 방법이다. The ALD process is a method of forming an atomic layer using chemisorption and desorption processes by the surface saturated reaction of reactants on the substrate surface. Is a possible thin film deposition method.
ALD공정은 두 가지 이상의 소스가스를 각각 교대로 유입시키고, 각 소스가스의 유입 사이에 불활성 기체인 퍼지가스를 유입시킴으로써 소스가스들이 기체 상태에서 혼합되는 것을 방지한다. 이러한 과정을 통하여, 하나의 소스가스가 기판 표면에 화학적으로 흡착(chemical adsorption)된 상태에서, 후속하여 다른 하나의 소스가스가 반응함으로써 기판 표면에 한 층의 원자층이 생성할 수 있다. 이와 같은 공정을 한 주기로 하여 원하는 두께의 박막이 형성될 때까지 반복한다.The ALD process alternately introduces two or more source gases, respectively, and prevents the source gases from mixing in the gaseous state by introducing purge gas, which is an inert gas, between the inlet of each source gas. Through this process, one source gas can be chemically adsorbed on the substrate surface, and subsequently another source gas reacts to generate one layer of atomic layer on the substrate surface. Such a process is repeated at one cycle until a thin film having a desired thickness is formed.
그런데, 종래의 원자층 증착장치에서는 소스가스가 샤워헤드 노즐로부터 기판에 도달하여 박막을 형성하는 노출시간을 충분히 확보함에 어려움이 있어서, 대면적의 기판에 균일한 박막을 형성하는데 문제가 있었다. 또한, 기판의 표면에 큰 단차가 있는 OLED 디스플레이 기판에 균일한 원자층을 형성하기 어려운 문제도 있었다.However, in the conventional atomic layer deposition apparatus, it has been difficult to sufficiently secure exposure time for the source gas to reach the substrate from the showerhead nozzle to form a thin film, which poses a problem in forming a uniform thin film on a large area substrate. Further, there is a problem that it is difficult to form a uniform atomic layer on an OLED display substrate having a large step on the surface of the substrate.
본 발명의 실시예는, 장치를 대형화하지 않고도 기판에 대한 충분한 소스가스의 노출시간을 확보할 수 있는 원자층 증착장치를 제공하기 위한 것이다.An embodiment of the present invention is to provide an atomic layer deposition apparatus capable of ensuring sufficient exposure time of a source gas to a substrate without enlarging the apparatus.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판에 원자층을 형성하는 샤워헤드 및 기판을 지지하는 지지대를 포함하고, 샤워헤드는 기판에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부, 기판에 공급된 제1 가스를 배기하는 배기부, 제1 가스가 배기된 기판에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지부 및 기판에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 포함하고, 샤워헤드와 기판 사이의 공간으로 제1 가스가 제1 가스 공급부에서 배기부로 이동하고, 제1 가스의 이동경로에서 기판과 샤워헤드가 형성하는 공간이 넓어져서 제1 가스의 유속이 감소하는 감속부가 형성된 원자층 증착장치가 제공된다.According to an aspect of the present invention, there is provided a plasma processing apparatus including a shower head for forming an atomic layer on a substrate and a support for supporting the substrate, the showerhead including a first gas supply part for supplying a first gas to the substrate, And a second gas supply unit for supplying a second gas to the substrate, wherein the first gas is supplied into the space between the showerhead and the substrate, and the first gas is supplied into the space between the showerhead and the substrate, There is provided an atomic layer deposition apparatus which moves from a first gas supply unit to an exhaust unit and a space formed by the substrate and the shower head in the movement path of the first gas is widened to reduce the flow rate of the first gas.
이 때, 감속부는 제1 가스 공급부와 배기부 사이에 배치되며, 샤워헤드에 오목하게 형성된 제1 가스 홈을 포함할 수 있다.At this time, the deceleration portion may be disposed between the first gas supply portion and the exhaust portion, and may include a first gas groove recessed in the shower head.
또한, 제1 가스 홈으로 제1 가스가 유입되는 경로보다, 제1 가스 홈에서 제1 가스가 배출되는 경로가 단면적이 좁을 수 있다.Further, the path through which the first gas is discharged from the first gas groove may be narrower than the path through which the first gas flows into the first gas groove.
또한, 제1 가스 홈은 배기부를 향하여 단면적이 넓어지게 형성될 수 있다.Further, the first gas groove may be formed so as to have a larger cross-sectional area toward the exhaust portion.
한편, 배기부는 제1 가스 공급부의 측면을 감싸게 연장될 수 있다.On the other hand, the exhaust part can extend to cover the side surface of the first gas supply part.
본 발명의 실시예에 따르면, 대면적의 기판에도 균일한 원자층을 증착 시킬 수 있다.According to the embodiment of the present invention, a uniform atomic layer can be deposited on a substrate having a large area.
또한, 단차가 크게 형성된 기판에서 측벽까지 균일한 원자층을 형성할 수 있다.In addition, a uniform atomic layer can be formed from the substrate having a large step difference to the sidewall.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 구동을 설명하는 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 샤워헤드를 나타낸 도면.
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 감속부를 설명하는 도면.
도 6은 감속부를 구비하지 않은 원자층 증착장치를 이용하여 형성된 원료 전구체의 두께 균일도를 나타낸 도표.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 이용하여 형성된 원료 전구체의 두께 균일도를 나타낸 도표.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 단차피복 기판을 예시하는 도면.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 단차피복 기판의 단면을 나타낸 SEM 사진.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 투명 유연기판을 나타낸 사진.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 기판의 가시광선 영역의 투과도를 나타낸 그래프.1 is a view for explaining driving of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention;
2 illustrates a showerhead of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
3 to 5 are views illustrating a decelerating portion of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
6 is a graph showing the thickness uniformity of a precursor of a raw material formed using an atomic layer deposition apparatus without a deceleration section.
7 is a graph showing the thickness uniformity of a precursor of a raw material formed using an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
8 is a view illustrating a stepped coated substrate on which a thin film is deposited by an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
9 is a SEM photograph showing a cross section of a stepped coated substrate on which a thin film is deposited by an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
10 is a photograph showing a transparent flexible substrate on which a thin film is deposited by an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
11 is a graph showing transmittance of a visible light region of a substrate on which a thin film is deposited by an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.The terminology used in this application is used only to describe a specific embodiment and is not intended to limit the invention. The singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise.
본 출원에서, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서 전체에서, "상에"라 함은 대상 부분의 위 또는 아래에 위치함을 의미하는 것이며, 반드시 중력 방향을 기준으로 상 측에 위치하는 것을 의미하는 것이 아니다.In the present application, when a component is referred to as "comprising ", it means that it can include other components as well, without excluding other components unless specifically stated otherwise. Also, throughout the specification, the term "on" means to be located above or below the object portion, and does not necessarily mean that the object is located on the upper side with respect to the gravitational direction.
또한, 결합이라 함은, 각 구성 요소 간의 접촉 관계에 있어, 각 구성 요소 간에 물리적으로 직접 접촉되는 경우만을 뜻하는 것이 아니라, 다른 구성이 각 구성 요소 사이에 개재되어, 그 다른 구성에 구성 요소가 각각 접촉되어 있는 경우까지 포괄하는 개념으로 사용하도록 한다.In addition, the term " coupled " is used not only in the case of direct physical contact between the respective constituent elements in the contact relation between the constituent elements, but also means that other constituent elements are interposed between the constituent elements, Use them as a concept to cover each contact.
또한, 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Also, the terms first, second, etc. may be used to describe various components, but the components should not be limited by the terms. The terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another.
도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.The sizes and thicknesses of the respective components shown in the drawings are arbitrarily shown for convenience of explanation, and thus the present invention is not necessarily limited to those shown in the drawings.
이하, 본 발명에 따른 발전장치의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENT Hereinafter, an embodiment of a power generation apparatus according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Referring to the accompanying drawings, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, Is omitted.
원자층Atomic layer 증착장치Deposition apparatus
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 작동을 설명하는 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 샤워헤드를 나타낸 도면이다.FIG. 1 is a view illustrating operation of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing a shower head of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치는, 기판(10)에 원자층을 형성하는 샤워헤드(100) 및 기판(10)을 지지하는 지지대(200)를 포함하고, 샤워헤드(100)는 제1 가스 공급부(110), 제1 배기부(130), 퍼지부(140), 제2 가스 공급부(150) 및 감속부(120)를 포함한다.1 and 2, an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention includes a
본 발명의 일 실시예에서, 샤워헤드(100)에 대한 기판(10)의 상대적 이동을 위하여, 기판(10)은 왕복 운동이 가능한 지지대(200)에 놓여져 지지될 수 있다. 한편, 샤워헤드(100)에 대한 기판(10)의 상대적 이동은, 기판(10)이 고정된 지지대(200)에 놓이고 샤워헤드(100)가 왕복 운동되어 구현될 수도 있다. 또한, 샤워헤드(100) 및 기판(10)의 지지대(200)가 모두 이동할 수도 있다.In one embodiment of the present invention, for relative movement of the
기판(10)에 원자층 증착을 위하여, 샤워헤드(100)에는, 제1 가스 공급부(110), 배기부(130), 퍼지부(140) 및 제2 가스 공급부(150)가 기판(10)의 이송방향을 따라 차례로 형성될 수 있다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 기판(10)은 이송되면서 제1 가스 공급부(110), 배기부(130), 퍼지부(140), 제2 가스 공급부(150)가 배치된 영역을 차례로 지나게 될 수 있다. 특히, 본 발명의 실시예에서는 제1 가스 공급부(110)와 제1 가스 배기부(130) 사이에 감속부(120)가 형성될 수 있다.The first
이 때, 퍼지부(140)와 제2 가스 공급부(150) 사이 및 제2 가스 공급부(150)와 다음의 제1 가스 공급부 사이에도 각각 배기부(132, 134)가 형성될 수 있다. At this time,
제1 가스 공급부(110)는 기판(10)에 제1 가스를 공급한다. 예를 들어, 제1 가스 공급부(110)는 제1 가스로 Trimethyl aluminum(TMA)와 같은 원료 전구체(source precursor)를 기판(10)으로 분사할 수 있다. TMA는 무기층 Al2O3 원료 전구체로서, 원료 전구체는 기판(10)의 표면과 반응하여 기판(10) 표면에 제1 반응층을 형성할 수 있다. The first
배기부(130)는 기판(10)에 공급된 제1 가스를 배기한다. 본 실시예에서는 기판(10)이 배기부(130)를 지날 때에, 배기부(130)는 기판(10)에서 가스 상태의 원료 전구체를 흡입하여 배기할 수 있다. The
도 1을 참조하면, 제1 가스 공급부(110)와 배기부(130)가 기판(10)의 이송 방향을 따라서 차례로 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 가스 공급부(110)에서 원료 전구체인 제1 가스를 기판(10)으로 분사하여 공급하고 배기부(130)에서 제1 가스를 기판(10)에서 흡입하여 배기하면, 제1 가스 공급부(110)에서 배기부(130)로의 제1 가스의 이동이 형성된다. 제1 가스의 이동은 샤워헤드(100)와 기판(10) 사이의 공간 통하여 이루어질 수 있다. Referring to FIG. 1, the first
이 때, 기판(10)의 모서리도 고르게 제1 반응층이 형성되도록, 배기부(130)는 제1 가스 공급부(110)의 측면을 감싸게 연장된 구조를 가질 수 있다. 도 2를 참조하면, 배기부(130)가 제1 가스 공급부(110)를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 이에 따라, 제1 가스의 일부는 제1 가스 공급부(110)의 측면 즉, 기판(10)의 모서리를 향하여 이동하게 할 수 있다. 따라서, 기판(10)의 모서리에도 제1 가스가 고르게 공급될 수 있다.At this time, the
감속부(120)는 제1 가스의 이동경로에 배치되어, 제1 가스의 유속을 감소시킨다. 구체적으로, 감속부(120)는 기판(10)과 샤워헤드(100)가 형성하는 공간을 넓어지게 하여 제1 가스의 유속을 감소시킬 수 있다.The decelerating
도 3 내지 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치의 감속부를 설명하는 도면이다.3 to 5 are views illustrating a decelerating portion of an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 감속부(120)는 제1 가스 공급부(110)와 배기부(130) 사이에 배치되며, 샤워헤드(100)에 오목하게 형성된 제1 가스 홈(125, 126)일 수 있다. 제1 가스 공급부(110)에서 배기부(130)로 제1 가스가 이동할 때에, 제1 가스 홈(125, 126)을 만나면 제1 가스가 이동하는 곳의 단면적이 증가되고 이에 따라 제1 가스의 이동속도 즉, 유속이 감소될 수 있다. 또한, 제1 가스 홈(125, 126)에서 맴돌이(vortex) 등의 유동이 발생하여, 제1 가스가 머무는 시간이 증가되므로 기판(10)과 제1 가스의 접촉 시간을 증가시킬 수 있다. 따라서, 기판(10)에 대한 충분한 원료 전구체의 노출시간을 확보할 수 있어서, 대면적의 기판(10)에도 균일한 원자층을 증착 시킬 수 있다1 to 5, the
이 때, 도 3 또는 도 4를 참조하면, 제1 가스 홈(125, 126)으로 제1 가스가 유입되는 경로(122)보다, 제1 가스 홈(125)에서 제1 가스가 배출(124)되는 경로의 단면적이 좁게 형성될 수 있다. 이에 따라, 제1 가스 홈(125, 126)으로 유입되는 제1 가스의 유속을 전체적으로 낮출 수 있다.3 or 4, a first gas is discharged from the
예를 들어, 제1 가스 공급부(110)와 제1 가스 홈(125, 126) 사이에서 샤워헤드(100)와 기판(10)의 거리는, 제1 가스 홈(125)과 배기부(130) 사이에서 샤워헤드(100)와 기판(10)의 거리보다, 멀게 형성될 수 있다. 즉, 샤워헤드(100) 표면의 높이 차를 두어서, 샤워헤드(100)와 기판(10) 사이의 거리, 즉 단면적 크기를 조절할 수 있다. For example, the distance between the
또한, 도 4 또는 도 5를 참조하면, 제1 가스 홈(126, 127)은 배기부(130)를 향하여 단면적이 넓어지게 형성될 수 있다. 예를 들어, 제1 가스 홈(126, 127)에 배기부(130)를 향하여 확대되는 경사면(126a, 127a)을 형성하여, 유속을 점진적으로 낮출 수 있다.4 or 5, the
한편, 본 실시예에서 감속부(120)는 샤워헤드(100)에 형성된 홈 구조로 예시하였으나 이에 한정되지는 않으며, 샤워헤드(100)에 홈 없이 단차를 형성하여 유속을 조절한 구조 또는 측면으로 공간을 넓혀 유속을 감속하는 구조 등과 같은, 다양한 형태의 유체 감속 구조가 감속부(120)에 포함될 수 있다.In the present embodiment, the
퍼지부(140)는 제1 가스가 배기된 기판(10)에 퍼지(purge) 가스를 공급한다. 예를 들어, 퍼지 가스로 산소 또는 질소 등의 불활성 가스를 기판(10)으로 분사하여, 기판(10)에 단원층만 남기고 기판(10) 표면에 물리적으로 흡착되어 있는 원료 전구체를 제거할 수 있다. The
본 실시예에서는 플라즈마를 인가하지 않은 산소 가스가 기판(10)에 공급될 수 있다. 플라즈마를 인가하지 않은 산소 가스는 원료 전구체인 Trimethyl aluminum(TMA)와 반응하지 않으므로 퍼지 가스로 이용될 수 있다.In this embodiment, oxygen gas to which no plasma is applied may be supplied to the
제2 가스 공급부(150)는 기판(10)에 제2 가스를 공급한다. 예를 들면, 제2 가스 공급부(150)는 제2 가스로 산소 플라즈마와 같은 반응 전구체를 기판(10) 상으로 분사할 수 있다. 반응 전구체는 제1 반응층과 반응하여 기판(10) 표면에 제2 반응층을 형성할 수 있다. 이에 따라, 제1 반응층과 제2 반응층으로 구성되는 단층의 박막, 예를 들면 Al2O3 박막이 기판(10)에 증착될 수 있다.The second
본 실시예에서는 플라즈마 상태의 산소가 반응 전구체로서 기판(10)에 공급될 수 있다. 산소 플라즈마는 산소 라디칼, 산소 이온, 전자 등을 포함할 수 있다. 산소 플라즈마는 산소에 플라즈마 파워를 인가하여 형성할 수 있다.In this embodiment, oxygen in a plasma state can be supplied to the
실험 예Experimental Example
이하에서는 본 발명의 일 실시예에 따라 감속부를 구비한 원자층 증착장치와, 감속부를 구비하지 않은 원자층 증착장치에 의한 박막 형성 결과를 비교하여, 본 발명에 따른 원자층 증착장치의 효과를 설명한다.Hereinafter, the effect of the atomic layer deposition apparatus according to the present invention will be described by comparing the result of thin film formation by the atomic layer deposition apparatus having the decelerating section and the atomic layer deposition apparatus not having the decelerating section according to an embodiment of the present invention. do.
도 6은 감속부를 구비하지 않은 원자층 증착장치를 이용하여 형성된 원료 전구체의 두께 균일도를 나타낸 도표이고, 도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 이용하여 형성된 원료 전구체의 두께 균일도를 나타낸 도표이다.FIG. 6 is a graph showing the uniformity of the thickness of a precursor of a raw material formed using an atomic layer deposition apparatus without a decelerating portion, FIG. 7 is a graph showing the uniformity of the thickness of a precursor of a precursor formed using an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention FIG.
원자층 증착을 수행하는 공정 조건은 다음과 같다.The process conditions for performing atomic layer deposition are as follows.
- Al2O3 박막을 형성- Al 2 O 3 Form a thin film
- 히터온도: 32~100℃, 유지시간은 10분- Heater temperature: 32 ~ 100 ℃, holding
- O2 유량: 400sccm- O 2 flow rate: 400 sccm
- 플라즈마 파워: 150W- Plasma power: 150W
- 분사 스피드: 300mm/sec- Injection speed: 300mm / sec
- 공정 횟수: 150~500Cycle- Number of processes: 150 ~ 500Cycle
(여기서, 산소는 퍼지가스로 공급된다. 또한, 산소는 플라즈마 파워가 가해진 전극봉 등에 의해 산소 플라즈마가 되어 반응 전구체로 공급된다. 또한, 분사 스피드는 가스 상태의 원료 전구체를 기판으로 분사하는 속도이다.)(Here, oxygen is supplied as purge gas.) Oxygen is supplied to the reaction precursor by an oxygen plasma by an electrode or the like to which plasma power is applied, and the jetting speed is a rate of jetting the raw precursor in a gaseous state onto the substrate. )
도 6에 대한 실험에서, Case 1은 32℃, Case 2는 50℃, Case 3은 100℃, Case 4는 120℃에서 증착이 이루어 졌고, 기판의 9개 지점에서 두께 측정이 이루어 졌다.In the experiment of FIG. 6, the deposition was performed at 32 ° C for
도 7에 대한 실험에서, Case 1은 32℃, Case 2는 50℃, Case 3은 100℃, Case 4는 120℃, Case 5는 150℃에서 증착이 이루어 졌고, Case1 내지 Case5의 공정횟수는 150~500 Cycle을 수행하여 기판의 9개 지점에서 두께 측정을 실시 하였다.7, deposition was carried out at 32 ° C for
도 6을 참고하여, 종래와 같이 감속부를 구비하지 않은 원자층 증착장치로 형성된 박막을 평가해 보면, 최소 두께에 대한 최대 두께의 차이가 2배에 이르는 큰 차이가 있고 두께 균일도 편차도 20% 이상 높은 것을 확인할 수 있다. 특히, 50℃ 이하의 온도에서는 기판의 열전달이 현저히 떨어져 박막의 균일도가 매우 좋지 않음을 알 수 있다.6, when a thin film formed by an atomic layer deposition apparatus having no decelerating portion as in the prior art is evaluated, there is a large difference of the maximum thickness to the minimum thickness of two times and a deviation of the thickness uniformity of not less than 20% High. Particularly, it can be seen that the heat transfer of the substrate is remarkably reduced at a temperature of 50 ° C or less and the uniformity of the thin film is not very good.
도 7을 참고하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치로 형성된 박막을 평가해 보면, 최소 두께와 최대 두께의 편차를 크게 보이지 않으며 두께 균일도 편차도 2~3%로 매우 양호한 수준임을 확인할 수 있다.Referring to FIG. 7, when the thin film formed by the atomic layer deposition apparatus according to the embodiment of the present invention is evaluated, the deviation between the minimum thickness and the maximum thickness is not large, and the deviation in thickness uniformity is also very good at 2 to 3% Can be confirmed.
이 때, 선형증착속도는 2~2.1㎚*m/min 이다. 여기서, 선형증착속도는 증착두께(nm)*기판길이(m)/(사이클수*사이클시간(sec))*60(sec)로 정의된다.At this time, the linear deposition rate is 2 to 2.1 nm * m / min. Here, the linear deposition rate is defined as deposition thickness (nm) * substrate length (m) / (number of cycles * cycle time (sec)) * 60 (sec).
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 단차피복 기판을 예시하는 도면이고, 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 단차피복 기판의 단면을 나타낸 SEM(scanning electron microscope) 사진이다.FIG. 8 is a view illustrating a stepped coated substrate on which a thin film is deposited by an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 9 is a cross- SEM (scanning electron microscope) photograph showing a cross section of the stepped coated substrate.
상술한 바와 같이 본 발명에서 감속부는 기판(10)에 원료 전구체가 머무는 시간을 증가시키므로 기판(10)과 원료 전구체의 접촉 시간을 증가시킬 수 있다. 이에 따라, 단차가 형성된 기판(10)의 표면에도 균일하게 박막을 형성시킬 수 있다.As described above, in the present invention, since the deceleration section increases the dwell time of the precursor of the precursor on the
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 기판(10)을 예시하는 도면이다.8 is a view illustrating a
도 8을 참조하면, 단차가 형성된 기판(10)에서 균일한 박막(11)을 형성하기 위해서는, 평면에 형성된 적층 박막 두께(t1)와 단차의 측면에 형성된 측벽 박막 두께(t2)의 편차가 작아야 한다. 측벽 박막 두께(t2)/적층 박막 두께(t1)*100를 단차 피복 특성이라고 하며 백분율로 표시될 수 있다. 8, in order to form the uniform
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 실제 기판에서 단차 피복 특성을 보여준다. 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에서 단차 피복 특성은, 약 91.5%로, 단차를 가지는 기판에도 매우 균일한 박막이 형성됨을 확인할 수 있다.FIG. 9 shows a step coverage characteristic in an actual substrate on which a thin film is deposited by an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. In the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, the step coverage characteristic is about 91.5%, and it can be confirmed that a very uniform thin film is formed also on the substrate having the step difference.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 기판의 투명도를 나타낸 사진이고, 도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 박막이 증착된 기판의 투명도를 나타낸 그래프이다.FIG. 10 is a photograph showing transparency of a substrate on which a thin film is deposited by an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. FIG. 11 is a graph showing the transparency of a thin film deposited on the substrate by the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention. And the transparency of the substrate.
도 10을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치를 이용하여, 투과도 특성이 확보되는 Al2O3 박막이 형성된 유연기판을 제조할 수 있다. 투과도 특성이 확보된 유연기판은 OLED 디스플레이 등에 사용될 수 있다. Referring to FIG. 10, using the atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, Al 2 O 3 A flexible substrate on which a thin film is formed can be produced. The flexible substrate having the transparency characteristic can be used for an OLED display or the like.
도 11을 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 원자층 증착장치에 의해 형성된 Al2O3 박막과 PEN(polyethylene-naphthalate) 필름의 투과도를 비교한다. PEN 필름은 OLED 기판의 봉지막 소재로서, 투과율이 80%가 넘는 투명도가 확보된 재료로 평가된다. 이러한 PEN 필름과 본 발명의 원자층 증착장치에 의해 형성된 Al2O3 박막을 비교하면, 본 발명의 Al2O3 박막이 더 높은 투과도를 가지는 특성을 확인할 수 있다. 따라서, 본 발명의 원자층 증착장치에 의해 형성된 Al2O3 박막은 OLED 기판의 봉지막으로 적합한 특성을 가짐을 알 수 있다.Referring to FIG. 11, Al 2 O 3 formed by an atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention The permeability of thin film and PEN (polyethylene-naphthalate) film is compared. The PEN film is an encapsulating material for OLED substrates and is evaluated as a material with transparency of more than 80%. The PEN film and the Al 2 O 3 film formed by the atomic layer deposition apparatus of the present invention When the thin films are compared, the Al 2 O 3 The characteristics of the thin film having higher transmittance can be confirmed. Therefore, the Al 2 O 3 formed by the atomic layer deposition apparatus of the present invention It can be seen that the thin film has suitable characteristics as an encapsulating film of OLED substrate.
이상, 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and additions to, or additions to, the components may be made without departing from the scope of the present invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
10: 기판
100: 샤워헤드
110: 제1 가스 공급부
120: 감속부
125, 126, 127: 제1 가스 홈
130: 배기부
140: 퍼지부
150: 제2 가스 공급부
200: 지지대10: substrate
100: Shower head
110: first gas supply unit
120:
125, 126, 127: a first gas groove
130:
140:
150: second gas supply part
200: Support
Claims (5)
상기 샤워헤드는,
상기 기판에 제1 가스를 공급하는 제1 가스 공급부;
상기 기판에 공급된 상기 제1 가스를 배기하는 배기부;
상기 제1 가스가 배기된 상기 기판에 퍼지 가스를 공급하는 퍼지부; 및
상기 기판에 제2 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 포함하고,
상기 샤워헤드와 상기 기판 사이의 공간으로, 상기 제1 가스가 상기 제1 가스 공급부에서 상기 배기부로 이동하고,
상기 제1 가스의 이동경로에서, 상기 기판과 상기 샤워헤드가 형성하는 공간이 넓어져서 상기 제1 가스의 유속이 감소하는 감속부가 형성된 원자층 증착장치.
A showerhead for forming an atomic layer on a substrate, and a support for supporting the substrate,
The shower head includes:
A first gas supply unit for supplying a first gas to the substrate;
An exhaust unit for exhausting the first gas supplied to the substrate;
A purge portion for supplying a purge gas to the substrate on which the first gas is exhausted; And
And a second gas supply unit for supplying a second gas to the substrate,
The first gas moves from the first gas supply unit to the exhaust unit in a space between the showerhead and the substrate,
Wherein a space formed by the substrate and the showerhead is widened in the movement path of the first gas to reduce a flow rate of the first gas.
상기 감속부는,
상기 제1 가스 공급부와 상기 배기부 사이에 배치되며, 상기 샤워헤드에 오목하게 형성된 제1 가스 홈을 포함하는 원자층 증착장치.3. The method of claim 2,
Wherein,
And a first gas groove formed between the first gas supply unit and the exhaust unit and recessed in the showerhead.
상기 제1 가스 홈으로 상기 제1 가스가 유입되는 경로보다, 상기 제1 가스 홈에서 상기 제1 가스가 배출되는 경로가 단면적이 좁은 원자층 증착장치.
3. The method of claim 2,
Wherein a path through which the first gas is discharged from the first gas groove is narrower than a path through which the first gas flows into the first gas groove.
상기 제1 가스 홈은,
상기 배기부를 향하여 단면적이 넓어지게 형성되는 원자층 증착장치.
3. The method of claim 2,
The first gas groove
And a cross-sectional area thereof is increased toward the exhaust part.
상기 배기부는, 상기 제1 가스 공급부의 측면을 감싸게 연장된 원자층 증착장치.The method according to claim 1,
Wherein the exhaust unit extends to cover a side surface of the first gas supply unit.
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