KR20240086321A - Atmosphere roll-to-roll spatial atomic layer depositing apparatus - Google Patents
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Abstract
본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 공간 분할 방식으로 고 품질의 원자층을 증착하며 상압 또는 저압분위기에서 원자층 증착을 수행하는 공간분할 원자층 증착 장치에 관한 것이다.
본 발명의 실시예에 따른 공간분할 원자층 증착 장치는 공간분할 원자층 증착 장치에 있어서, 외형을 형성하는 몸체부; 상기 몸체부 내에 형성되며, 기판이 이동되는 기판 이동 공간; 및 상기 몸체부의 내부에 배치되며, 상기 기판의 일면 및 이면에 동시에 원자층을 증착시키기 위한 가스공급 어셈블리;를 포함하고, 상기 가스 공급 어셈블리는, 상기 기판 이동 공간의 일측에 배치되며 상기 기판의 일면과 마주보는 제1 가스 공급 모듈 및 상기 기판 이동 공간의 타측에 배치되며 상기 기판의 이면과 마주보는 제2 가스 공급 모듈을 포함한다.The present invention relates to an atomic layer deposition apparatus, and more specifically, to a spatial division atomic layer deposition apparatus that deposits high quality atomic layers in a spatial division manner and performs atomic layer deposition in an atmospheric or low pressure atmosphere.
A spatially divided atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention includes a body portion forming an external shape; a substrate movement space formed within the body portion, where the substrate is moved; and a gas supply assembly disposed inside the body portion and configured to simultaneously deposit an atomic layer on one side and a back side of the substrate, wherein the gas supply assembly is disposed on one side of the substrate movement space and is disposed on one side of the substrate. It includes a first gas supply module facing the substrate and a second gas supply module disposed on the other side of the substrate movement space and facing the back surface of the substrate.
Description
본 발명은 원자층 증착 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게 공간 분할 방식으로 고 품질의 원자층을 증착하며 상압 또는 저압 분위기에서 원자층 증착을 수행하는 공간분할 원자층 증착 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an atomic layer deposition device, and more specifically, to a space-division atomic layer deposition device that deposits high-quality atomic layers in a spatial division manner and performs atomic layer deposition in an atmospheric or low-pressure atmosphere.
일반적으로, 반도체 기판이나 글라스 등의 기판 상에 소정 두께의 박막을 증착하는 방법으로는 스퍼터링(sputtering)과 같이 물리적인 충돌을 이용하는 물리 기상 증착법(physical vapor deposition, PVD)과, 화학반응을 이용하는 화학 기상 증착법(chemical vapor deposition, CVD) 등이 있다.Generally, methods for depositing a thin film of a predetermined thickness on a substrate such as a semiconductor substrate or glass include physical vapor deposition (PVD) using physical collisions such as sputtering, and chemical methods using chemical reactions. There are chemical vapor deposition (CVD) methods, etc.
최근들어 반도체 소자의 디자인 룰(design rule)이 급격하게 미세해짐에 따라 미세 패턴의 박막이 요구되고 박막이 형성되는 영역의 단차 또한 매우 커지고 있어 원자층 두께의 미세 패턴을 매우 균일하게 형성할 수 있을 뿐만 아니라 스텝 커버리지(step coverage)가 우수한 원자층 증착 방법(atomic layer deposition: ALD)의 사용이 증대되고 있다.Recently, as the design rules of semiconductor devices have rapidly become finer, thin films with fine patterns are required, and the level difference in the area where the thin films are formed is also greatly increasing, making it possible to form fine patterns with an atomic layer thickness very uniformly. In addition, the use of atomic layer deposition (ALD), which has excellent step coverage, is increasing.
이러한 원자층 증착 방법은 기체 분자들 간의 화학반응을 이용한다는 점에 있어서 일반적인 화학 기상 증착 방법과 유사하다. 하지만, 통상의 CVD가 복수의 기체 분자들을 동시에 프로세스 챔버 내로 주입하여 발생된 반응생성물을 기판에 증착하는 것과 달리, 원자층 증착 방법은 하나의 소스 물질을 포함하는 가스를 프로세스 챔버 내로 주입하여 가열된 기판에 흡착시키고 이후 다른 소스 물질을 포함하는 가스를 프로세스 챔버에 주입함으로써 기판 표면에서 소스 물질 사이의 화학반응에 의한 생성물이 증착된다는 점에서 차이가 있다.This atomic layer deposition method is similar to a general chemical vapor deposition method in that it uses chemical reactions between gas molecules. However, unlike conventional CVD, which injects a plurality of gas molecules into the process chamber at the same time and deposits the generated reaction product on the substrate, the atomic layer deposition method injects a gas containing one source material into the process chamber and heats it. The difference is that the product of the chemical reaction between the source materials is deposited on the surface of the substrate by adsorbing it to the substrate and then injecting a gas containing other source materials into the process chamber.
그러나, 현재 연구되고 있는 시분할 방식 원자층 증착 방법은, 생산성이 낮다는 문제를 가지고 있다. 이에 본 발명자는, 원자층 증착 박막의 고 품위는 유지시키되, 생산성을 향상시키는, 원자층 증착 장비 및 그를 이용한 원자층 증착 방법을 발명하게 되었다.However, the time-sharing atomic layer deposition method currently being studied has the problem of low productivity. Accordingly, the present inventor has invented an atomic layer deposition equipment and an atomic layer deposition method using the same, which maintains the high quality of atomic layer deposition thin films while improving productivity.
본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 고 생산성을 보장하면서도 고 품위 박막을 제공하는 원자층 증착 장치를 제공하는 데 있다.One technical problem to be solved by the present invention is to provide an atomic layer deposition apparatus that provides high-quality thin films while ensuring high productivity.
본 발명의 실시예의 일 측면에 따른 공간분할 원자층 증착 장치는, 외형을 형성하는 몸체부; 상기 몸체부 내에 형성되며, 플렉서블한 재질의 기판이 이동되는 기판 이동 공간; 및 상기 몸체부의 내부에 배치되며, 상기 기판의 일면 및 이면에 동시에 원자층을 증착시키기 위한 가스공급 어셈블리;를 포함하고, 상기 가스 공급 어셈블리는, 상기 기판 이동 공간의 일측에 배치되며 상기 기판의 일면과 마주보는 제1 가스 공급 모듈 및 상기 기판 이동 공간의 타측에 배치되며 상기 기판의 이면과 마주보는 제2 가스 공급 모듈을 포함한다.A spatial partitioned atomic layer deposition apparatus according to an aspect of an embodiment of the present invention includes a body portion forming an external shape; a substrate movement space formed within the body portion, where a substrate made of a flexible material is moved; and a gas supply assembly disposed inside the body portion and configured to simultaneously deposit an atomic layer on one side and a back side of the substrate, wherein the gas supply assembly is disposed on one side of the substrate movement space and is disposed on one side of the substrate. It includes a first gas supply module facing the substrate and a second gas supply module disposed on the other side of the substrate movement space and facing the back surface of the substrate.
또한, 상기 제1 가스 공급 모듈 및 상기 제2 가스 공급 모듈은, 각각 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급 유닛과, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 유닛과, 상기 소스 가스 공급 유닛 및 상기 반응 가스 공급 모듈 사이에 배치되는 퍼지 가스 공급 유닛을 포함하고, 상기 소스 가스 공급 유닛, 상기 퍼지 가스 공급 유닛 및 상기 반응 가스 공급 유닛은 복수회 교번하여 배치될 수 있다.In addition, the first gas supply module and the second gas supply module include a source gas supply unit supplying a source gas, a reaction gas supply unit supplying a reaction gas, and the source gas supply unit and the reaction gas supply, respectively. It includes a purge gas supply unit disposed between modules, and the source gas supply unit, the purge gas supply unit, and the reaction gas supply unit may be alternately arranged multiple times.
제안되는 실시예에 의하면, 고 생산성을 보장하면서도 고 품위 박막을 제공하는 원자층 증착 장치가 제공될 수 있다.According to the proposed embodiment, an atomic layer deposition apparatus that provides high-quality thin films while ensuring high productivity can be provided.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공간분할 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 공간분할 원자층 증착 장치의 가스공급 인젝터 구조를 보여주는 도면이다.Figure 1 is a diagram showing a spatial partitioned atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing the structure of a gas supply injector of the spatial division atomic layer deposition apparatus of FIG. 1.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.The advantages and features of the present invention and methods for achieving them will become clear by referring to the embodiments described in detail below along with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below and will be implemented in various different forms. The present embodiments only serve to ensure that the disclosure of the present invention is complete and are within the scope of common knowledge in the technical field to which the present invention pertains. It is provided to fully inform those who have the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims.
비록 제1, 제2 등이 다양한 구성요소들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 구성요소들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서 이하에서 언급되는 제1 구성요소는 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 구성요소일 수도 있음은 물론이다.Although first, second, etc. are used to describe various components, these components are of course not limited by these terms. These terms are merely used to distinguish one component from another. Therefore, it goes without saying that the first component mentioned below may also be a second component within the technical spirit of the present invention.
명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
본 발명의 여러 실시예들의 각각 특징들이 부분적으로 또는 전체적으로 서로 결합 또는 조합 가능하며, 당업자가 충분히 이해할 수 있듯이 기술적으로 다양한 연동 및 구동이 가능하며, 각 실시예들이 서로에 대하여 독립적으로 실시 가능할 수도 있고 연관 관계로 함께 실시 가능할 수도 있다.Each feature of the various embodiments of the present invention can be partially or fully combined or combined with each other, and as can be fully understood by those skilled in the art, various technical interconnections and operations are possible, and each embodiment may be implemented independently of each other. It may be possible to conduct them together due to a related relationship.
한편, 본 발명의 명세서에서 구체적으로 언급되지 않은 본 발명의 기술적 특징에 의해 기대될 수 있는 잠정적인 효과는 본 명세서에 기재된 것과 같이 취급되며, 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해 제공된 것인바, 도면에 도시된 내용은 실제 발명의 구현모습에 비해 과장되어 표현될 수 있으며, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 구성의 상세한 설명은 생략하거나 간략하게 기재한다.Meanwhile, potential effects that can be expected from technical features of the present invention that are not specifically mentioned in the specification of the present invention are treated as if described in the specification, and this embodiment is intended for those with average knowledge in the art. Since it is provided to more completely explain the present invention, the content shown in the drawings may be exaggerated compared to the actual implementation of the invention, and the detailed description of the configuration that is judged to unnecessarily obscure the gist of the present invention is not provided. Omit or describe briefly.
이하에서는 첨부되는 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 공간분할 원자층 증착 장치를 보여주는 도면이며, 도 2는 도 1의 공간분할 원자층 증착 장치의 가스공급 어셈블리를 상측에서 보여주는 도면이다. 그리고, 도 3은 도 1의 공간분할 원자층 증착 장치의 가스공급 어셈블리를 하측에서 보여주는 도면이다.FIG. 1 is a diagram showing a spatially divided atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing the gas supply assembly of the spatial partitioned atomic layer deposition apparatus of FIG. 1 from the top. And, FIG. 3 is a diagram showing the gas supply assembly of the spatial partitioned atomic layer deposition apparatus of FIG. 1 from the bottom.
도 1 내지 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 공간분할 원자층 증착 장치는 외형을 형성하는 몸체부와, 상기 몸체부 내에 형성되며, 기판이 이동되는 기판 이동 공간과, 상기 몸체부의 내부에 배치되며, 상기 기판의 일면 및 이면에 동시에 원자층을 증착시키기 위한 가스공급 어셈블리를 포함한다.Referring to FIGS. 1 to 3, the space-splitting atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention includes a body portion forming an external shape, a substrate movement space formed within the body portion and through which a substrate is moved, and a body portion of the body portion. It is disposed inside and includes a gas supply assembly for simultaneously depositing an atomic layer on one side and the back side of the substrate.
상기 가스 공급 어셈블리는, 상기 기판 이동 공간의 일측에 배치되며 상기 기판의 일면과 마주보는 제1 가스 공급 모듈 및 상기 기판 이동 공간의 타측에 배치되며 상기 기판의 이면과 마주보는 제2 가스 공급 모듈을 포함한다.The gas supply assembly includes a first gas supply module disposed on one side of the substrate movement space and facing one side of the substrate, and a second gas supply module disposed on the other side of the substrate movement space and facing the back surface of the substrate. Includes.
즉, 본 발명의 실시예에 따른 공간분할 원자층 증착 장치는, 플렉서블 기판이 상기 몸체부 내에서 일 방향 또는 타 방향으로 이동되는 과정 중, 상기 기판의 일면 및 이면에 기설정된 물질의 원자층을 증착한다.That is, the spatial division atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention deposits an atomic layer of a preset material on one side and the back of the flexible substrate during the process of moving the flexible substrate in one direction or the other direction within the body portion. Deposit.
이때, 상기 원자층 증착은 상압 분위기에서 수행될 수 있다.At this time, the atomic layer deposition may be performed in an ordinary pressure atmosphere.
상기 제1 가스 공급 모듈 및 상기 제2 가스 공급 모듈은, 각각 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급 유닛과, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 유닛과, 상기 소스 가스 공급 유닛 및 상기 반응 가스 공급 모듈 사이에 배치되는 퍼지 가스 공급 유닛을 포함한다. 그리고, 상기 소스 가스 공급 유닛, 상기 퍼지 가스 공급 유닛 및 상기 반응 가스 공급 유닛은 복수회 교번하여 배치됨으로써, 공간적으로 증착공간을 분리하여, 원자층 증착의 생산 효율성이 향상될 수 있다.The first gas supply module and the second gas supply module include a source gas supply unit supplying source gas, a reaction gas supply unit supplying a reaction gas, and a space between the source gas supply unit and the reaction gas supply module. It includes a purge gas supply unit disposed in. In addition, the source gas supply unit, the purge gas supply unit, and the reaction gas supply unit are alternately arranged multiple times, thereby spatially separating the deposition space, thereby improving production efficiency of atomic layer deposition.
한편, 상기 기판의 일면 및 이면에 다수의 공극을 가진 전극층이 형성된 상태에서, 본 발명의 실시예에 따른 공간분할 원자층 증착 장치에 의하여 금속산화물의 원자층이 증착되는 경우, 상기 금속산화물이 상기 전극층에 침투되는 형태로, 상기 금속 산화물이 증착될 수 있다.On the other hand, when an atomic layer of a metal oxide is deposited by the spatial division atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention with an electrode layer having a plurality of pores formed on one side and the back side of the substrate, the metal oxide is The metal oxide may be deposited in a form that penetrates the electrode layer.
이때, 상기 금속산화물은, 상기 전극층의 표면에서 상기 전극층의 중심으로 갈수록 농도가 감소되는 양태로 증착될 수 있다.At this time, the metal oxide may be deposited in such a way that its concentration decreases from the surface of the electrode layer to the center of the electrode layer.
제안되는 실시예에 의하면, 고 생산성을 보장하면서도 고 품위 박막을 제공하는 원자층 증착 장치가 제공될 수 있다.According to the proposed embodiment, an atomic layer deposition apparatus that provides high-quality thin films while ensuring high productivity can be provided.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.Although the preferred embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited thereto, and can be implemented with various modifications within the scope of the claims, the detailed description of the invention, and the accompanying drawings, and this is also the present invention. It is natural that it falls within the scope of .
Claims (2)
외형을 형성하는 몸체부;
상기 몸체부 내에 형성되며, 기판이 이동되는 기판 이동 공간; 및
상기 몸체부의 내부에 배치되며, 상기 기판의 일면 및 이면에 동시에 원자층을 증착시키기 위한 가스공급 어셈블리;를 포함하고,
상기 가스 공급 어셈블리는, 상기 기판 이동 공간의 일측에 배치되며 상기 기판의 일면과 마주보는 제1 가스 공급 모듈 및 상기 기판 이동 공간의 타측에 배치되며 상기 기판의 이면과 마주보는 제2 가스 공급 모듈을 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.In the spatial partitioned atomic layer deposition device,
A body portion forming an external shape;
a substrate movement space formed within the body portion, where the substrate is moved; and
It includes a gas supply assembly disposed inside the body portion and configured to simultaneously deposit an atomic layer on one side and the back side of the substrate,
The gas supply assembly includes a first gas supply module disposed on one side of the substrate movement space and facing one side of the substrate, and a second gas supply module disposed on the other side of the substrate movement space and facing the back surface of the substrate. An atomic layer deposition device comprising:
상기 제1 가스 공급 모듈 및 상기 제2 가스 공급 모듈은, 각각 소스 가스를 공급하는 소스 가스 공급 유닛과, 반응 가스를 공급하는 반응 가스 공급 유닛과, 상기 소스 가스 공급 유닛 및 상기 반응 가스 공급 모듈 사이에 배치되는 퍼지 가스 공급 유닛을 포함하고,
상기 소스 가스 공급 유닛, 상기 퍼지 가스 공급 유닛 및 상기 반응 가스 공급 유닛은 복수회 교번하여 배치되는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 장치.
According to claim 1,
The first gas supply module and the second gas supply module include a source gas supply unit supplying source gas, a reaction gas supply unit supplying a reaction gas, and a space between the source gas supply unit and the reaction gas supply module. It includes a purge gas supply unit disposed in,
The source gas supply unit, the purge gas supply unit, and the reaction gas supply unit are arranged alternately a plurality of times.
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