KR20220121638A

KR20220121638A - 원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법

Info

Publication number: KR20220121638A
Application number: KR1020210025974A
Authority: KR
Inventors: 임종혁; 한기민; 전해영; 임창규
Original assignee: 주식회사 에스아이씨이노베이션
Priority date: 2021-02-25
Filing date: 2021-02-25
Publication date: 2022-09-01
Also published as: KR102592967B1

Abstract

본 발명은 원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 증착 타겟이 증착 공간 내에서 공전 운동함과 동시에 자전 운동함으로서, 증착 타겟에 고른 증착이 가능한 원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법에 관한 것이다.

Description

원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법{ATOMIC LAYER DEPOSITION APPARATUS AND ATOMIC LAYER DEPOSITION METHOD}

원자층 증착 기술은, 반도체, 디스플레이, 에너지 디바이스 등의 다양한 산업에 적용되는 기술로서, 대상물에 대해서 얇은 박막을 증착하는 화학적 기상 증착법의 한 종류이다. 이와 같은 원자층 증착 기술이 적용된 대상물은 얇은 박막을 가짐으로서, 열적, 기계적, 광학적 성능을 포함한 다양한 성능의 향상이 이루어질 수 있으므로, 원자층 증착 기술은 활용도가 높은 공정이다.

이러한 원자층 증착 기술은, 아래와 같은 장점을 갖는 점에서, 원자층 증착 기술을 활용한 공정들과 장비들에 대한 연구가 각광을 받고 있다.

우선, 원자층 증착 기술은, CVD 공정에 비해 저온 공정이 가능하다. 아울러, 원자층 증착 기술은, 원자 단위의 층으로 증착하는 특징으로 인하여 다른 화학적 기상 증착법과 비교하여 뛰어난 물리적, 화학적 특성을 지닌 박막을 형성할 수 있다. 또한, 자기 제한적 반응을 통해 사이클 별 박막의 두께 조절이 용이하다. 아울러, 균일하며, 형상 적합성이 좋은 박막을 증착할 수 있다.

그러나, 이러한 원자층 층작 기술은, 공정 사이클 당 성장 두께 (Growth Per Cycle, GPC)가 여타 증착 방법들에 비해 떨어지는 단점이 존재한다. 즉, 공정 사이클의 시간이 오래 걸리며, 생산성이 다소 저하될 수 있다.

따라서 최근에는 원자층 층착 기술의 떨어지는 생산성을 보완하고자 배치 타입을 이용한 원자층 증착 스테이션들이 연구 개발되고 있다. 즉, 한 공정 동안 다수의 타겟에 동시에 박막을 증착하여 공정의 생산성을 이전보다 향상시켜줄 배치 타입의 원자층 증착 기술의 개발이 이루어지고 있다.

이러한 배치 타입의 원자층 증착 스테이션을 이용하면 한 공정에서 다량의 타겟에 대해 원자층 증착이 가능하여, 공정의 생산성이 향상될 수 있다.

그러나, 다수의 타겟에 대해 동시에 박막을 증착하여 공정의 생산성을 향상시킬 경우, 타겟에 형성되는 박막의 품질 및 균일성이 저해되는 문제점이 발생하기도 한다. 예컨대, 대형화된 증착 챔버 내부의 진공 상태 또는 전구체 가스 및 반응 가스의 압력, 유동이 불균일함으로서, 박막의 품질 및 균일성이 저해될 가능성이 있다.

따라서, 기존의 단일 타겟을 대상으로 하는 원자층 증착 기술과 같이 박막의 품질과 균일성을 일정하게 유지하면서 다수의 타겟에 대한 동시 박막 증착이 가능하여 생산성을 향상시킬 수 있는 장치가 개발되어야 한다. 예컨대, 증착 재료인 가스의 유동의 안정성을 유지하면서, 다수의 타겟에 안정적인 열을 공급하고, 증착 공간으로 기능하는 챔버 내에서 일정 수준의 진공도를 유지할 수 있어야한다.

따라서, 이러한 과제를 해결할 수 있는 수단이 필요하다.

공개특허 제10-2008-0042312호

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은, 증착 타겟이 증착 공간 내에서 공전 운동함과 동시에 자전 운동함으로서, 증착 타겟에 고른 증착이 가능한 원자층 증착 장치 및 원자층 증착 방법을 제공하는 것이다.

상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 의한 원자층 증착 장치는,

내부에 증착 공간이 형성되는 챔버 모듈; 상기 증착 공간 내에 증착 재료를 제공하는 인젝션 모듈; 및 상기 증착 공간 내에 위치하고 증착 타겟이 연결되며 상기 증착 타겟을 상기 증착 공간 내에서 변위시키는 변위 모듈; 을 포함하며, 상기 변위 모듈은, 상기 증착 타겟이 상기 증착 공간 내에서 공전함과 동시에 자전하도록 한다.

일 실시예에 의하면, 상기 변위 모듈은, 회전력을 제공하는 동력부; 상부에 제1 기어 세그먼트를 구비하는 바텀 바디; 상기 바텀 바디 상에 위치하며 일 측에 제2 기어 세그먼트를 구비하고, 타 측에 증착 타겟이 연결되는 연결부를 구비하는 롤링 바디; 를 포함하며, 상기 제1 기어 세그먼트와 상기 제2 기어 세그먼트는 서로 치합되어 베벨 기어를 구성하고, 상기 동력부는 상기 롤링 바디와 연결되고 상기 롤링 바디를 공전시키는 회전력을 제공하며, 상기 롤링 바디는 상기 베벨 기어에 의해서 공전함과 동시에 자전한다.

일 실시예에 의하면, 상기 변위 모듈은, 상기 동력부와 상기 롤링 바디를 연결하는 커넥트 라인;을 더 포함하며, 상기 커넥트 라인은, 상기 동력부와 연결되고 상하 방향으로 연장되는 센터 라인, 및 상기 센터 라인과 직교하고 수평 방향으로 연장되며 상기 롤링 바디를 수평 방향으로 관통하며 상기 롤링 바디와 회전 가능하게 연결되는 사이드 라인을 포함하고, 상기 동력부에 의해서 상기 커넥트 라인이 회전하면 상기 롤링 바디가 상기 센터 라인을 중심으로 공전함과 동시에 상기 사이드 라인을 중심으로 자전한다.

일 실시예에 의하면, 상기 사이드 라인은 N(N>1)개 구비되며, 상기 롤링 바디는 N(N1>1)개 구비되고, 상기 각각의 롤링 바디는 상기 각각의 사이드 라인에 회전 가능하게 연결된다.

일 실시예에 의하면, 상기 챔버 모듈은 상기 인젝션 모듈에서 제공되는 증착 재료를 상기 증착 공간 내부로 분사하는 하나 이상의 노즐을 포함하고, 상기 노즐은 상기 증착 공간의 상부에 위치하여 상기 증착 재료가 위에서 아래 방향으로 분사된다.

일 실시예에 의하면, 상기 증착 타겟의 공전축은 상기 챔버 모듈의 상하 방향과 나란하며, 상기 증착 타겟의 자전축은 상기 공전축과 직교하며 수평면 상에 위치한다.

일 실시예에 의하면, 상기 노즐은 복수 개 구비되며, 상기 복수 개의 노즐은 상기 증착 타겟의 공전축을 중심으로 한하는 원주 상에 서로 소정의 간격을 갖고 배치된다.

일 실시예에 의하면, 상기 인젝션 모듈은, 제1 재료를 상기 증착 공간 내에 제공한 후, 제2 재료를 상기 증착 공간 내에 제공한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 방법은, 상기 롤링 바디에 연결된 증착 타겟이 상기 센터 라인을 중심으로 공전함과 동시에 상기 사이드 라인을 중심으로 자전하는 과정에서 상기 인젝션 모듈이 상기 증착 공간 내에 증착 재료를 제공하여 상기 증착 타겟 상에 증착 재료를 증착하는 단계; 를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 증착 재료의 제공은, 제1 재료를 상기 증착 공간 내에 제공하는 단계와, 제2 재료를 상기 증착 공간 내에 제공하는 단계를 포함한다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 베벨 기어를 통해서 증착 타겟이 증착 공간 내에서 공전 운동함과 동시에 자전 운동함으로서, 증착 타겟에 고른 증착이 가능하다. 특히, 3-D 입체 구조물로 이루어진 증착 타겟에 대해 전 방위로 고른 증착을 수행할 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하면, 복수 개의 증착 타겟이 모두 동시에 공전 운동 및 자전 운동하며, 상기 복수 개의 증착 타겟의 공전 운동 각속도는 서로 동일하며, 자전 운동 각속도 역시 서로 동일할 수 있다. 따라서 복수 개의 증착 타겟의 공정 환경이 동일함으로서, 다수의 증착 타겟에 대한 증착 공정(예컨대, 증착 두께 등)을 동일하게 유지할 수 있다.

아울러, 일 실시예에 의하면, 커넥트 라인에 구비되는 사이드 라인을 복수 개로 함으로서, 최소 1 개 이상의 증착 타겟을 하나의 변위 모듈에 연결시켜서 동시에 동일한 조건으로 증착 공정을 수행할 수 있다.

아울러, 일 실시예에 의하면, 증착 재료가 제공되는 노즐이 상기 증착 타겟의 공전 경로 상에 위치하도록 함으로서, 가스 상태의 증착 재료의 유동 경로 상에 증착 타겟이 직접적으로 위치할 수 있고, 고른 증착이 가능할 수 있다.

아울러, 베벨 기어를 구성하는 치차부의 개수를 선택적으로 조절함으로서, 공정의 제원 및 생산성을 조절할 수 있다.

아울러, PM-TOF와 PPMS을 통해 동일 챔버내에 in-situ로 실시간 화학적인 조성을 분석할 수 있는 장치를 추가함으로서, 분석의 질적 향상을 도모할 수 있다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치의 구조도이다.
도 2 는 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치의 변위 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치의 변위 모듈의 작동을 나타낸 도면이다.
도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치의 변위 모듈의 구조를 나타낸 도면이다.
도 5 내지 7 은 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치를 사용하여 증착 타겟에 형성한 박막의 구조를 나타낸 도면이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여, 본 발명에 따른 바람직한 실시예에 대하여 설명한다. 본 실시예는 제한적인 것으로 의도된 것이 아니다.

도 1 은 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치(1)의 구조도이며, 도 2 는 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치(1)의 변위 모듈(30)의 구조를 나타낸 도면이다. 도 3 은 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치(1)의 변위 모듈(30)의 작동을 나타낸 도면이다.

이하에서, 방향을 나타내는 "상하 방향"은 도 2 의 Z 축을 의미하는 것이며, "수평면" 은 도 2 의 X-Y 축으로 이루어지는 평면을 의미하는 것으로 이해될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치(1)는, 내부에 증착 공간(12)이 형성되는 챔버 모듈(10); 상기 증착 공간(12) 내에 증착 재료를 제공하는 인젝션 모듈(20); 및 상기 증착 공간(12) 내에 위치하고 증착 타겟(P)이 연결되며 상기 증착 타겟(P)을 상기 증착 공간(12) 내에서 변위시키는 변위 모듈(30); 을 포함한다. 상기 변위 모듈(30)은, 상기 증착 타겟(P)이 상기 증착 공간(12) 내에서 공전함과 동시에 자전하도록 할 수 있다.

챔버 모듈(10)은 내부에 증착 공간(12)이 형성된 소정의 챔버 장치이다.

상기 챔버 모듈(10)은 상기 인젝션 모듈(20)에서 제공되는 증착 재료를 상기 증착 공간(12) 내부로 분사하는 하나 이상의 노즐(14)을 포함한다. 상기 노즐(14)은 예컨대 단순한 분사구이거나, 또는 임의의 분사 장치일 수 있다.

상기 노즐(14)은 상기 증착 공간(12)의 상부에 위치하여 상기 증착 재료가 위에서 아래 방향으로 분사될 수 있다. 즉, 상기 노즐(14)은 샤워헤드 타입의 가스 인젝션 노즐(14)일 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 노즐(14)은 복수 개 구비될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 복수 개의 노즐(14)은, 상기 증착 타겟(P)의 공전축을 중심으로 하는 원주 상에 서로 소정의 간격을 갖고 이격되게 배치될 수 있다.

상기 인젝션 모듈(20)은 상기 증착 공간(12) 내에 증착 재료를 제공하는 소정의 주입 장치이다.

상기 인젝션 모듈(20)은, 상기 챔버 모듈(10)의 상부에 위치할 수 있다. 상기 인젝션 모듈(20)은 상기 챔버 모듈(10)의 노즐(14)과 연결되는 소정의 가스 라인(22)을 구비할 수 있다. 따라서 상기 가스 라인(22) 및 노즐(14)을 통해서 상기 챔버 모듈(10)의 증착 공간(12) 내에 증착 재료가 제공될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 가스 라인(22)은 복수 개일 수 있다. 즉, 서로 상이한 재질을 공급할 수 있는 복수 개의 가스 라인(22)이 구비될 수 있다.

일 실시예에 의하면, 상기 인젝션 모듈(20)은, 서로 상이한 재질로 이루어지는 증착 재료를 동시에, 또는 시간차를 두고 증착 공간(12) 내에 제공할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 상기 인젝션 모듈(20)은, 제1 재료를 상기 증착 공간(12) 내에 제공한 후, 제2 재료를 상기 증착 공간(12) 내에 제공할 수 있다. 즉, 이 경우, 제1 재료가 증착 타겟(P) 상에 증착된 후, 제2 재료가 상기 제1 재료로 이루어지는 박막 상에 증착될 수 있다.

한편, 일 실시예에 의하면, 상기 인젝션 모듈(20)은 챔버 모듈(10)의 상부 외 다른 부분에 구비될 수도 있다. 예컨대, 상기 인젝션 모듈(20)은, 챔버 모듈(10)의 측벽부에 구비되며, 측벽부로부터 챔버 모듈(10)의 내측 방향으로 측방향 분사를 할 수도 있다.

한편, 이에 한정하지 않고, 챔버 모듈(10)의 상부, 또는 하부와 측부에 인젝션 모듈(20)이 동시에 구비되며, 상하 방향 및 측 방향으로 동시 분사가 이루어지는 것도 가능하다. 물론, 인젝션 모듈(20)에서 이루어지는 분사 방향에 따라서, 노즐(14)의 위치 또한 챔버 모듈(10)의 상부, 또는 하부와 측부에 각각 구비될 수도 있다. 즉, 인젝션 모듈(20)의 위치, 노즐(14)의 위치 및 재료의 분사 방향은 한정하지 않을 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 이와 같은 입체적 분사가 가능함으로서, 코팅 불균일이 극복되고, 균일한 코팅이 가능해질 수 있다.

이하에서는 변위 모듈(30)에 대해서 설명한다.

상기 변위 모듈(30)은, 회전력을 제공하는 동력부(110); 상부에 제1 기어 세그먼트(122)를 구비하는 바텀 바디(120); 일 측에 제2 기어 세그먼트(132)를 구비하고, 타 측에 증착 타겟(P)이 연결되는 연결부(134)를 구비하는 롤링 바디(130); 및 상기 동력부(110)와 상기 롤링 바디(130)를 연결하는 커넥트 라인(140);을 포함할 수 있다.

상기 동력부(110)는 회전력을 제공할 수 있는 장치이면 무엇이든 가능하다. 상기 동력부(110)는 예컨대 소정의 모터와 같은 장치일 수 있다. 상기 동력부(110)는 예컨대 바텀 바디(120) 내에 탑재될 수 있다.

상기 바텀 바디(120)는 상부에 제1 기어 세그먼트(122)를 구비한다. 제1 기어 세그먼트(122)는 베벨 기어의 일 구성 요소이다. 즉, 제1 기어 세그먼트(122)는 상하로 연장되는 제1 축(C1)을 중심으로 하여 원환 형태로 배열되는 복수 개의 치차부를 구비하는 기어 세그먼트이다.

상기 롤링 바디(130)는 상기 바텀 바디(120) 상에 위치하되, 적어도 일 부분이 상기 제1 기어 세그먼트(122) 상에 위치할 수 있다. 구체적으로, 상기 롤링 바디(130)의 일 측에는 제2 기어 세그먼트(132)가 구비되며, 상기 롤링 바디(130)의 타 측에는 증착 타겟(P)이 연결되는 연결부(134)가 구비될 수 있다.

상기 제2 기어 세그먼트(132)는 상기 제1 기어 세그먼트(122)와 함께 베벨 기어의 일 구성 요소를 구성한다. 즉, 제2 기어 세그먼트(132)는 수평 방향으로 연장되는 제2 축(C2)을 중심으로 하여 외측 둘레면에 형성되는 복수 개의 치차부를 구비하는 기어 세그먼트이다. 연결부(134)는 증착 타겟(P)이 연결될 수 있는 수단이다. 예컨대, 연결부(134)는 빔 등이 끼워질 수 있는 홈이거나, 또는 대상물을 그립할 수 있는 그립 툴 등일 수 있으며, 한정하지 아니한다.

상기 커넥트 라인(140)은 소정의 바(bar)일 수 있다.

구체적으로는, 상기 커넥트 라인(140)은, 센터 라인(142)과 사이드 라인(144)을 포함할 수 있다.

센터 라인(142)은, 일 단이 상기 동력부(110)와 연결되고 상하 방향으로 연장될 수 있다. 상기 센터 라인(142)은 상기 제1 축(C1)과 동일선상에 위치할 수 있다.

상기 사이드 라인(144)은, 상기 센터 라인(142)과 직교하고 수평 방향으로 연장된다. 따라서, 상기 센터 라인(142)이 상기 제1 축(C1)을 중심으로 회전하면, 상기 사이드 라인(144)은 상기 제1 축(C1)과 직교하는 수평면 상에서 상기 센터 라인(142)을 중심으로 회전하게 된다.

상기 사이드 라인(144)은 상기 롤링 바디(130)를 수평 방향으로 관통하며 상기 롤링 바디(130)와 회전 가능하게 연결된다.

상기 변위 모듈(30)의 동작을 설명하면 이하와 같다.

상기 동력부(110)가 회전력을 제공하면, 상기 커넥트 라인(140)이 회전한다. 이때, 상기 커넥트 라인(140)은, 센터 라인(142) 및 사이드 라인(144)이 제1 축(C1)을 중심으로 하여 R1 과 같이 회전하게 된다.

이와 동시에, 상기 사이드 라인(144)에 연결된 롤링 바디(130)는 상기 센터 라인(142)을 중심으로 하여 R1 과 같이 공전한다. 이를 달리 설명하면, 제1 기어 세그먼트(122)의 중심에 위치하는 제1 축(C1)을 중심으로 하여 상기 롤링 바디(130)가 공전한다고 설명될 수도 있다. 증착 타겟(P)은 롤링 바디(130)에 연결되어 있으므로, 상기 제1 축(C1)은 증착 타겟(P)의 공전축이 된다.

이때, 상기 제1 기어 세그먼트(122)와 제2 기어 세그먼트(132)는 서로 치합되어 일 베벨 기어를 구성하고 있다. 따라서, 상기 롤링 바디(130)가 상기 제2 기어 세그먼트(132) 상에서 R1 과 같이 공전하면, 상기 롤링 바디(130)는 상기 롤링 바디(130)의 중심을 수평 방향으로 관통하는 제2 축(C2)을 중심으로 하여 R2 와 같이 자전할 수 있다. 즉, 롤링 바디(130)는 제1 축을 중심으로 공전함과 동시에, 제2 축(C2)을 중심으로 하여 자전하게 되며, 상기 롤링 바디(130)에 구비된 연결부(134)에 연결되는 증착 타겟(P) 또한, 제1 축을 중심으로 공전함과 동시에 제2 축(C2)을 중심으로 자전하게 된다. 여기서, 상기 제2 축(C2)은 증착 타겟(P)의 자전축이 된다.

도 4 는 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치(1)의 변위 모듈(30)의 구조를 나타낸 도면이다.

한편, 일 실시예에 의하면, 상기 사이드 라인(144)은 복수 개 구비될 수 있다. 이와 동시에, 상기 사이드 라인(144)에 연결되는 롤링 바디(130) 또한 동수 구비될 수 있다. 즉, 상기 사이드 라인(144)이 N(N>1)개 구비되며, 상기 롤링 바디(130)는 N(N1>1)개 구비되고, 상기 각각의 롤링 바디(130)는 상기 각각의 사이드 라인(144)에 회전 가능하게 연결될 수 있다. 예컨대, 상기 사이드 라인(144) 및 롤링 바디(130)는 최소 1 개 이상 구비될 수 있다. 도 4 에서는 상기 사이드 라인(144) 및 롤링 바디(130)가 4 개 구비되는 것으로 도시되었으나, 이에 한정하는 것은 아니다.

한편, 도시되지는 아니하였으나, 증착 상태를 확인할 수 있는 소정의 수단이 더 구비될 수 있다. 예컨대, PM-TOF와 PPMS을 통해 동일 챔버내에 in-situ로 실시간 화학적인 조성을 분석할 수 있는 장치를 추가할 수 있다.

한편, 도시되지는 아니하였으나, 일 실시예에 의하면, 소정의 가열 모듈(미도시)이 더 구비될 수 있다. 상기 가열 모듈은, 상기 챔버 모듈(10)의 증착 공간(12) 내에 열을 가할 수 있다. 상기 가열 모듈은, 예컨대 할로겐 램프, IPL, 열선, 유도가열 복사, 전도 방식에 의해서 열을 제공할 수 있다.

상기 가열 모듈의 구성 및 배치 위치는 한정하지 아니한다. 예컨대, 챔버 모듈(10)의 측벽, 상부, 하부에 구비될 수도 있으며, 다른 예로는 변위 모듈(30) 내에 내장될 수도 있다. 따라서, 챔버 모듈(10)의 외측에서 내측 방향으로 열을 가하거나, 또는 내측에서 외측 방향을 열을 가하는 것이 가능하다.

상기와 같은 가열 모듈이 구비됨으로서, 증착 공간(12) 내의 증착 타겟(P)에 열을 제공할 수 있다. 따라서, 증착 효율이 증가하며, 증착 균일도가 향상될 수 있다.

도 5 내지 7 은 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치(1)를 사용하여 증착 타겟(P)에 형성한 박막의 구조를 나타낸 도면이다.

도 5 내지 도 7 은, 예컨대 골프 클럽과 같이 stainless steel 로 구성되는 증착 타겟(P) 상에 다수의 박막을 증착한 예이다. 여기서는, 상대적으로 높은 굴절율(2.493)을 가진 TiO₂ 박막을 stainless steel 로 구성되는 증착 타겟(P) 상에 1 차로 증착한 후, 그 위에 상대적으로 작은 굴절율(1.351)을 갖는 TiN 박막을 증착하여 이중 박막 구조를 형성하였다. 이와 같은 이중 박막 구조의 코팅을 형성함으로서, 골프 클럽의 변색이 가능하게 된다.

아울러, 상기 박막의 두께에 따라서 변색되는 컬러의 색상이 선택적으로 가변할 수 있다. 여기서, 상기 박막의 두께는 증착 시간을 조절하거나, 또는 기타 증착 조건을 가변시킴으로서 선택될 수 있다.

또한, 베이스가 되는 증착 타겟(P)에 컬러에 따라서 Cu, Mo, Cr 등을 도금한 후, 원자층 증착 공정을 진행하면, 흑색, 흑갈색, 갈색 등의 구현이 가능하다. 물론, 상기 금속에 특정하지 않고 다양한 금속을 사용함으로서 다양한 컬러를 구현할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 방법은, 상기 원자층 증착 장치(1)를 이용한 원자층 증착 방법이다. 본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 방법은, 상기 롤링 바디(130)에 연결된 증착 타겟(P)이 상기 센터 라인(142)을 중심으로 공전함과 동시에 상기 사이드 라인(144)을 중심으로 자전하는 과정에서 상기 인젝션 모듈(20)이 상기 증착 공간(12) 내에 증착 재료를 제공하여 상기 증착 타겟(P) 상에 증착 재료를 증착하는 단계; 를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 증착 재료의 제공은, 제1 재료를 상기 증착 공간(12) 내에 제공하는 단계와, 제2 재료를 상기 증착 공간(12) 내에 제공하는 단계를 포함한다.

일 실시예에 의하면, 상기 제1 재료는 상기 제2 재료보다 높은 굴절율을 갖는다.

이하에서는 본 발명의 실시예에 의한 원자층 증착 장치(1) 및 원자층 증착 방법의 효과에 대해서 설명한다.

본 발명의 일 실시예에 의한 원자층 증착 장치(1) 및 원자층 증착 방법에 의하면, 베벨 기어를 통해서 증착 타겟(P)이 증착 공간(12) 내에서 공전 운동함과 동시에 자전 운동함으로서, 증착 타겟(P)에 고른 증착이 가능하다. 특히, 3-D 입체 구조물로 이루어진 증착 타겟(P)에 대해 전 방위로 고른 증착을 수행할 수 있다. 상기 3-D 입체 구조물은, 예컨대 골프 헤드 등일 수 있다.

또한, 일 실시예에 의하면, 복수 개의 증착 타겟(P)이 모두 동시에 공전 운동 및 자전 운동하며, 상기 복수 개의 증착 타겟(P)의 공전 운동 각속도는 서로 동일하며, 자전 운동 각속도 역시 서로 동일할 수 있다. 따라서 복수 개의 증착 타겟(P)의 공정 환경이 동일함으로서, 다수의 증착 타겟(P)에 대한 증착 공정(예컨대, 증착 두께 등)을 동일하게 유지할 수 있다.

아울러, 일 실시예에 의하면, 커넥트 라인(140)에 구비되는 사이드 라인(144)을 복수 개로 함으로서, 최소 1 개 이상의 증착 타겟(P)을 하나의 변위 모듈(30)에 연결시켜서 동시에 동일한 조건으로 증착 공정을 수행할 수 있다.

아울러, 일 실시예에 의하면, 증착 재료가 제공되는 노즐(14)이 상기 증착 타겟(P)의 공전 경로 상에 위치하도록 함으로서, 가스 상태의 증착 재료의 유동 경로 상에 증착 타겟(P)이 직접적으로 위치할 수 있고, 고른 증착이 가능할 수 있다.

이상에서는 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였지만, 본 발명은 상술한 특정의 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형실시가 가능한 것은 물론이고, 이러한 변형실시들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어서는 안될 것이다.

1: 원자층 증착 장치
10: 챔버 모듈
12: 증착 공간
14: 노즐
20: 인젝션 모듈
22: 가스 라인
30: 변위 모듈
110: 동력부
120: 바텀 바디
122: 제1 기어 세그먼트
130: 롤링 바디
132: 제2 기어 세그먼트
134: 연결부
140: 커넥트 라인
142: 센터 라인
144: 사이드 라인

Claims

내부에 증착 공간이 형성되는 챔버 모듈;
상기 증착 공간 내에 증착 재료를 제공하는 인젝션 모듈; 및
상기 증착 공간 내에 위치하고 증착 타겟이 연결되며 상기 증착 타겟을 상기 증착 공간 내에서 변위시키는 변위 모듈; 을 포함하며,
상기 변위 모듈은,
상기 증착 타겟이 상기 증착 공간 내에서 공전함과 동시에 자전하도록 하는 원자층 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 변위 모듈은,
회전력을 제공하는 동력부;
상부에 제1 기어 세그먼트를 구비하는 바텀 바디;
상기 바텀 바디 상에 위치하며 일 측에 제2 기어 세그먼트를 구비하고, 타 측에 증착 타겟이 연결되는 연결부를 구비하는 롤링 바디; 를 포함하며,
상기 제1 기어 세그먼트와 상기 제2 기어 세그먼트는 서로 치합되어 베벨 기어를 구성하고,
상기 동력부는 상기 롤링 바디와 연결되고 상기 롤링 바디를 공전시키는 회전력을 제공하며,
상기 롤링 바디는 상기 베벨 기어에 의해서 공전함과 동시에 자전하는 원자층 증착 장치.
제2항에 있어서,
상기 변위 모듈은,
상기 동력부와 상기 롤링 바디를 연결하는 커넥트 라인;을 더 포함하며,
상기 커넥트 라인은,
상기 동력부와 연결되고 상하 방향으로 연장되는 센터 라인, 및 상기 센터 라인과 직교하고 수평 방향으로 연장되며 상기 롤링 바디를 수평 방향으로 관통하며 상기 롤링 바디와 회전 가능하게 연결되는 사이드 라인을 포함하고,
상기 동력부에 의해서 상기 커넥트 라인이 회전하면 상기 롤링 바디가 상기 센터 라인을 중심으로 공전함과 동시에 상기 사이드 라인을 중심으로 자전하는 원자층 증착 장치.
제3항에 있어서,
상기 사이드 라인은 N(N>1)개 구비되며,
상기 롤링 바디는 N(N1>1)개 구비되고,
상기 각각의 롤링 바디는 상기 각각의 사이드 라인에 회전 가능하게 연결되는 원자층 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 챔버 모듈은 상기 인젝션 모듈에서 제공되는 증착 재료를 상기 증착 공간 내부로 분사하는 하나 이상의 노즐을 포함하고,
상기 노즐은 상기 증착 공간의 상부에 위치하여 상기 증착 재료가 위에서 아래 방향으로 분사되는 원자층 증착 장치.
제5항에 있어서,
상기 증착 타겟의 공전축은 상기 챔버 모듈의 상하 방향과 나란하며,
상기 증착 타겟의 자전축은 상기 공전축과 직교하며 수평면 상에 위치하는 원자층 증착 장치.
제6항에 있어서,
상기 노즐은 복수 개 구비되며,
상기 복수 개의 노즐은 상기 증착 타겟의 공전축을 중심으로 한하는 원주 상에 서로 소정의 간격을 갖고 배치되는 원자층 증착 장치.
제1항에 있어서,
상기 인젝션 모듈은,
제1 재료를 상기 증착 공간 내에 제공한 후,
제2 재료를 상기 증착 공간 내에 제공하는 원자층 증착 장치.
제1항에 의한 원자층 증착 장치를 이용한 원자층 증착 방법에 있어서,
상기 롤링 바디에 연결된 증착 타겟이 상기 센터 라인을 중심으로 공전함과 동시에 상기 사이드 라인을 중심으로 자전하는 과정에서 상기 인젝션 모듈이 상기 증착 공간 내에 증착 재료를 제공하여 상기 증착 타겟 상에 증착 재료를 증착하는 단계; 를 포함하는 원자층 증착 방법.
제9항에 있어서,
상기 증착 재료의 제공은,
제1 재료를 상기 증착 공간 내에 제공하는 단계와,
제2 재료를 상기 증착 공간 내에 제공하는 단계를 포함하는 원자층 증착 방법.