KR20180027137A - A roll-to-roll type apparatus for depositing a atomic layer on film - Google Patents
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Abstract
본 발명은 롤투롤 방식으로 고속 증착이 가능한 반면에 메인 롤러 및 보조 롤러 구동공간으로 소스 가스나 반응 가스가 확산되지 않아서 챔버의 클리닝 주기가 매우 길고, 시분할 방식의 원자층 증착 공정을 진행하여 품질이 우수한 박막을 높은 생산성을 가지고 증착할 수 있는 롤투롤 원자층 증착장치에 관한 것으로서, 본 발명에 따른 롤투롤 원자층 증착장치는, 전체적으로 직육면체 형상을 가지며, 내부에 일정한 공정 공간을 형성하는 내부 챔버; 상기 내부 챔버의 육면 중 서로 마주보는 어느 양 면을 제외한 나머지 네면을 도넛 형태로 감싸도록 설치되며, 내부에 일정한 퍼지 공간을 형성하는 외부 챔버; 상기 외부 챔버와 내부 챔버 사이의 공간 일측에 설치되며, 원자층 증착 공정이 수행될 필름을 연속적으로 공급하는 필름 공급부; 상기 외부 챔버와 내부 챔버 사이의 공간 타측에 설치되며, 원자층 증착 공정이 수행된 필름을 연속적으로 회수하는 필름 회수부; 상기 내부 챔버의 마주보는 양측 가장자리를 따라 설치되며, 상기 필름 공급롤에서 공급되는 필름이 상기 공정 공간 내를 반복적으로 통과하도록 안내하는 보조 롤러부; 상기 내부 챔버의 일측 벽에 설치되며, 상기 공정 공간을 이동하는 필름에 수직한 방향으로 소스가스, 퍼지가스 및 공정 가스를 층상 흐름을 유지하도록 분사하는 가스 공급부; 상기 내부 챔버의 타측 벽에 설치되며, 상기 가스 공급부에 의하여 분사된 소스 가스, 퍼지가스 및 공정 가스가 층상 흐름을 유지한 상태로 상기 공정 공간을 통과하도록 배출하는 가스 배출부; 상기 외부 챔버에 상기 공정 공간보다 높은 압력을 유지하도록 퍼지 가스를 공급하는 퍼지가스 공급부;를 포함한다. While the present invention is capable of high-speed deposition in a roll-to-roll mode, the source gas or the reactive gas is not diffused into the main roller and the auxiliary roller drive space, the cleaning cycle of the chamber is very long, The present invention relates to a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus capable of depositing an excellent thin film with high productivity, and an apparatus for depositing a roll-to-roll atomic layer according to the present invention includes: an inner chamber having a generally rectangular parallelepiped shape and forming a predetermined process space therein; An outer chamber which is installed to surround four surfaces of the inner chamber except for the two surfaces facing each other in the form of a donut and form a constant purge space therein; A film supply unit installed at one side of the space between the outer chamber and the inner chamber and continuously supplying a film to be subjected to the atomic layer deposition process; A film recovery unit installed on the other side of the space between the outer chamber and the inner chamber for continuously recovering the film having undergone the atomic layer deposition process; An auxiliary roller unit installed along opposite side edges of the inner chamber and guiding the film supplied from the film supply roll to pass through the processing space repeatedly; A gas supply unit installed on one side wall of the inner chamber and spraying the source gas, the purge gas and the process gas in a direction perpendicular to the film moving in the process space so as to maintain a layered flow; A gas discharge unit installed on the other side wall of the inner chamber and discharging the source gas, the purge gas and the process gas injected by the gas supply unit so as to pass through the process space while maintaining the layer flow; And a purge gas supply unit for supplying a purge gas to the outer chamber to maintain a pressure higher than the process space.
Description
본 발명은 롤투롤 원자층 증착장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 롤투롤 방식으로 고속 증착이 가능한 반면에 메인 롤러 및 보조 롤러 구동공간으로 소스 가스나 반응 가스가 확산되지 않아서 챔버의 클리닝 주기가 매우 길고, 시분할 방식의 원자층 증착 공정을 진행하여 품질이 우수한 박막을 높은 생산성을 가지고 증착할 수 있는 롤투롤 원자층 증착장치에 관한 것이다. More particularly, the present invention relates to a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus capable of high-speed deposition in a roll-to-roll manner, while a source gas or a reactive gas is not diffused into a main roller and an auxiliary roller drive space, The present invention relates to a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus capable of carrying out a long, time-divisional atomic layer deposition process and depositing a thin film having high quality with high productivity.
다양한 박막 증착 기술 중에서 원자층 증착(ALD: Atomic Layer Deposition)의 경우에는 기판 표면에서 전구체들의 화학적인 반응에 의해서 박막이 형성되므로, 넓은 기판에 뛰어난 두께 균일도를 가지는 나노 박막의 증착이 가능하다. 또한 원자층 증착은 복잡한 형상의 3차원 구조에서도 우수한 conformal한 박막의 증착이 가능하므로, 나노급 반도체 소자, 대면적 디스플레이 및 태양전지소자, 복잡한 구조의 나노급 광전자 소자 등의 제조에 필수적인 증착 기술로 주목받고 있다. In the case of atomic layer deposition (ALD), a thin film is formed by the chemical reaction of the precursors on the surface of the substrate, so that it is possible to deposit a nano thin film having excellent thickness uniformity on a wide substrate. In addition, atomic layer deposition can deposit a conformal thin film in a complex three-dimensional structure. Therefore, atomic layer deposition is an indispensable deposition technique for nano-scale semiconductor devices, large area displays and solar cell devices, and complex nano-scale optoelectronic devices. It is attracting attention.
그런데 이러한 원자층 증착은 우수한 단차 피복성과 고품질의 박막의 성장이 가능하다는 장점을 갖는 반면, 낮은 생산성이라는 한계를 가지고 있다. 원자층 증착의 낮은 생산성이라는 한계를 극복하기 위해 사이클릭(Cyclic) CVD, PEALD(Plasma Enhanced ALD), 배치타입(Batch Type) ALD, 롤투롤(Roll-to-Roll) ALD 등 많은 연구가 진행되고 있다.However, such an atomic layer deposition has an advantage of being able to grow an excellent step coverage and a high quality thin film, but has a limit of low productivity. In order to overcome the limitations of low productivity of atomic layer deposition, many studies such as cyclic CVD, plasma enhanced ALD (PEALD), batch type ALD, and roll-to-roll ALD have been conducted have.
이러한 많은 연구들 중 롤투롤 ALD는 롤에서 롤로 이동되는 증착 대상물(통상적으로 예를 들면, 연성의 기판)의 안정적인 이동을 통하여 연성 기판 위에 연속적인 공정을 통하여 박막을 성장시킴으로써 대량의 박막을 성장시키는 방법이다.Among these many studies, roll to roll ALD is a method of growing a thin film by growing a thin film on a flexible substrate through a continuous process through stable movement of a deposition object (typically a flexible substrate, for example) moving from roll to roll Method.
일반적으로 ALD의 성장되는 박막의 두께는 공정이 진행되는 사이클(cycle)에 따라 두께가 결정된다. 사이클은 주기라는 뜻 그대로 ALD 공정이 주기적으로 반복되는 것을 일컫는 말이다. ALD는 주기적으로 소스/퍼지/반응/퍼지(source/purge/reactant/purge)의 4 공정이 주기적으로 반복되는 이러한 4공정을 1주기의 사이클이라고 한다. 이러한 사이클의 주기를 컨트롤하는 방법은 시간적인 측면과 공간적인 측면으로 나눠진다.In general, the thickness of the grown thin film of ALD is determined by the cycle in which the process proceeds. A cycle is a periodic repetition of the ALD process. ALD is a cycle of four cycles in which the four processes of source / purge / reactant / purge are periodically repeated periodically. The way to control the cycle of these cycles is divided into temporal and spatial aspects.
시간분할적인 ALD 시스템은 동일한 공간 영역 하에 펄스(pulse) 시간과 퍼지(purge) 시간의 조정을 통하여 시간적인 분할로써 사이클을 컨트롤하여 성장되는 박막의 두께를 조절할 수 있다. 시간분할적인 ALD 시스템은 대부분의 보통의 ALD 시스템에서 사용되어 진다.The time-divisional ALD system can control the thickness of the grown thin film by controlling the cycle by temporal division through adjustment of the pulse time and the purge time under the same spatial domain. Time-divisional ALD systems are used in most common ALD systems.
반면에 공간분할적인 ALD 시스템은 소스와 반응 그리고 퍼지의 공정이 일어나는 공간을 분할하여 주기적으로 공간의 이동에 의해 사이클이 컨트롤 되어 박막의 두께를 조절하는 방법을 말한다. 이러한 공간분할적인 ALD 시스템은 보통 롤투롤 ALD 시스템에서 사용되어 진다. 그 이유는 롤투롤 ALD 시스템의 특성 상(이동되는 연성 기판의 동일한 이동도가 요구됨) 시간적인 분할을 통하여 사이클을 컨트롤하는데 다소 어려움이 존재한다. 이 때문에 펄스 공정의 공간과 퍼지 공정의 공간을 분할함(unit)으로써 사이클을 컨트롤하는 방법을 사용하게 된다.On the other hand, a space-divisional ALD system refers to a method of controlling the thickness of a thin film by controlling the cycle by dividing the space where the source, reaction, and purging processes occur. These space-divisional ALD systems are commonly used in roll-to-roll ALD systems. The reason for this is that there is some difficulty in controlling the cycle through temporal partitioning due to the nature of the roll-to-roll ALD system (the same mobility of the moving flexible substrate is required). For this reason, the method of controlling the cycle is used by dividing the space of the pulse process and the space of the purge process.
도 1은 종래 기술의 일 실시 형태에 따른 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비를 개략적으로 도시한 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 종래 기술의 롤투롤 방식의 원자층 증착 장비는, 구획 수단(20)에 의해 구획된 공정 공간(30) 내에 복수의 회전 롤러 부재(40)가 양측에 일렬로 배열되고, 공정 공간(30) 외부에 설치되는 권출 롤러(50)로부터 출발한 필름(F)이 공정 공간(30) 내로 진입하여 상기 다수개의 회전 롤러 부재(40)를 타고 이동하면서 시간분할 방식으로 원자층 증착 공정이 이루어지고, 권취 롤러(60)에 감겨서 배출되는 방식을 가진다. 이때 상기 권출 롤러(50)와 권취 롤러(60)가 설치되는 공간은 공정 공간(30)과 구획되며, 퍼지 가스로 채워진다. FIG. 1 is a schematic view showing a roll-to-roll type atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the prior art. 1, the prior art roll-to-roll type atomic layer deposition equipment is characterized in that a plurality of rotating
그런데 이러한 구조의 롤투롤 원자층 증착 장비에서는 도 1에 도시된 바와 같이, 복수의 회전 롤러 부재(40)가 증착 공간(30)에 그대로 노출되는 구조이므로, 이 보조 롤러 부재 표면에 박막이 증착되고 이렇게 증착된 박막은 파티클 발생 원인이 되어 장치의 실용화에 치명적인 문제점을 발생시킨다. However, in the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus having such a structure, as shown in FIG. 1, since the plurality of rotating
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 롤투롤 방식으로 고속 증착이 가능한 반면에 메인 롤러 및 보조 롤러 구동공간으로 소스 가스나 반응 가스가 확산되지 않아서 챔버의 클리닝 주기가 매우 길고, 시분할 방식의 원자층 증착 공정을 진행하여 품질이 우수한 박막을 높은 생산성을 가지고 증착할 수 있는 롤투롤 원자층 증착장치를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and it is an object of the present invention to provide a method of depositing a thin film on a substrate, And to provide a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus capable of depositing a thin film having excellent quality with high productivity.
전술한 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 롤투롤 원자층 증착장치는, 전체적으로 직육면체 형상을 가지며, 내부에 일정한 공정 공간을 형성하는 내부 챔버; 상기 내부 챔버의 육면 중 서로 마주보는 어느 양 면을 제외한 나머지 네면을 도넛 형태로 감싸도록 설치되며, 내부에 일정한 퍼지 공간을 형성하는 외부 챔버; 상기 외부 챔버와 내부 챔버 사이의 공간 일측에 설치되며, 원자층 증착 공정이 수행될 필름을 연속적으로 공급하는 필름 공급부; 상기 외부 챔버와 내부 챔버 사이의 공간 타측에 설치되며, 원자층 증착 공정이 수행된 필름을 연속적으로 회수하는 필름 회수부; 상기 내부 챔버의 마주보는 양측 가장자리를 따라 설치되며, 상기 필름 공급롤에서 공급되는 필름이 상기 공정 공간 내를 반복적으로 통과하도록 안내하는 보조 롤러부; 상기 내부 챔버의 일측 벽에 설치되며, 상기 공정 공간을 이동하는 필름에 수직한 방향으로 소스가스, 퍼지가스 및 공정 가스를 층상 흐름을 유지하도록 분사하는 가스 공급부; 상기 내부 챔버의 타측 벽에 설치되며, 상기 가스 공급부에 의하여 분사된 소스 가스, 퍼지가스 및 공정 가스가 층상 흐름을 유지한 상태로 상기 공정 공간을 통과하도록 배출하는 가스 배출부; 상기 외부 챔버에 상기 공정 공간보다 높은 압력을 유지하도록 퍼지 가스를 공급하는 퍼지가스 공급부;를 포함한다. According to an aspect of the present invention, there is provided an apparatus for depositing a roll-to-roll atomic layer, including: an inner chamber having a rectangular parallelepiped shape and forming a predetermined process space therein; An outer chamber which is installed to surround four surfaces of the inner chamber except for the two surfaces facing each other in the form of a donut and form a constant purge space therein; A film supply unit installed at one side of the space between the outer chamber and the inner chamber and continuously supplying a film to be subjected to the atomic layer deposition process; A film recovery unit installed on the other side of the space between the outer chamber and the inner chamber for continuously recovering the film having undergone the atomic layer deposition process; An auxiliary roller unit installed along opposite side edges of the inner chamber and guiding the film supplied from the film supply roll to pass through the processing space repeatedly; A gas supply unit installed on one side wall of the inner chamber and spraying the source gas, the purge gas and the process gas in a direction perpendicular to the film moving in the process space so as to maintain a layered flow; A gas discharge unit installed on the other side wall of the inner chamber and discharging the source gas, the purge gas and the process gas injected by the gas supply unit so as to pass through the process space while maintaining the layer flow; And a purge gas supply unit for supplying a purge gas to the outer chamber to maintain a pressure higher than the process space.
그리고 본 발명에서 상기 내부 챔버에는, 상기 내부 챔버의 측벽 중 서로 마주보는 양 측벽을 각각 관통한 상태로 일정 간격 이격되어 슬릿 형태로 형성되며, 상기 보조 롤러부에 의하여 안내되는 필름이 통과하는 공간을 제공하는 통과 슬릿;을 포함하는 것이 바람직하다. In the present invention, the inner chamber is formed in a slit shape spaced apart from the side walls of the inner chamber by a predetermined distance so as to pass through opposite side walls thereof, and a space through which the film guided by the auxiliary roller portion passes And a passing slit provided on the substrate.
또한 본 발명에서 상기 필름 공급부는, 상기 외부 챔버의 내부 일측에 설치되며, 공정이 진행될 필름이 권취되는 필름 공급 롤러; 상기 필름 공급 롤러에 인접하게 설치되며, 상기 필름 공급 롤러에 의하여 공급되는 필름을 절단하는 필름 절단부; 상기 필름 절단부에 인접하게 설치되며, 절단된 필름의 말단에 다른 필름을 연결하는 필름 연결부;를 포함하는 것이 바람직하다. In the present invention, the film supply unit may include a film supply roller installed at one side of the outer chamber and wound with a film to be processed; A film cutting unit installed adjacent to the film feed roller and cutting the film fed by the film feed roller; And a film connecting portion provided adjacent to the film cutting portion and connecting another film to an end of the cut film.
또한 본 발명에서 상기 가스 공급부는, 상기 내부 챔버의 일 측벽에 결합되어 설치되며, 상기 공정 공간을 이동하는 필름의 이동 방향과 수직한 방향으로 가스를 층상 흐름을 유지하도록 분사하는 샤워헤드; 상기 샤워헤드의 후면에 결합되어 설치되며, 상기 샤워헤드에 소스 가스, 퍼지가스, 반응가스, 퍼지가스 순서로 소스 가스, 퍼지가스 및 반응 가스를 펄스 형태로 공급하는 가스 공급 라인;을 포함하는 것이 바람직하다. The gas supply unit may further include a shower head coupled to one side wall of the inner chamber and spraying the gas to maintain a layered flow in a direction perpendicular to the moving direction of the moving film in the processing space; And a gas supply line coupled to the rear surface of the showerhead for supplying a source gas, a purge gas, a purge gas, and a reactive gas in pulse form in order of a source gas, a purge gas, a reactive gas, and a purge gas to the showerhead desirable.
또한 본 발명에서 상기 보조 롤러부는, 상기 내부 챔버의 일측벽과 일정 간격 이격되도록 나란하게 설치되며, 상기 필름의 상기 공정 공간 이동 경로를 안내하는 다수개의 보조 롤러; 상기 내부 챔버와 보조 롤러 사이의 공간에 상기 필름의 이동 방향과 수직되는 방향으로 퍼지 가스 커튼을 형성하여 상기 보조 챔버 내부에서 누출되는 소스 가스와 반응 가스가 상기 보조 롤러 방향으로 이동하지 않도록 차단하는 퍼지 가스 커튼 형성부;를 포함하는 것이 바람직하다. In the present invention, the auxiliary roller unit may include a plurality of auxiliary rollers arranged to be spaced apart from the one side wall of the inner chamber by a predetermined distance, and guiding the process space movement path of the film. A purge gas curtain is formed in a space between the inner chamber and the auxiliary roller in a direction perpendicular to the moving direction of the film to prevent the source gas leaking from the auxiliary chamber and the reaction gas from moving in the direction of the auxiliary roller, And a gas curtain forming portion.
또한 본 발명에서 상기 내부 챔버 내부에는, 플라즈마를 형성할 수 있는 전극이 적어도 하나 이상 설치되는 것이 바람직하다. Further, in the present invention, it is preferable that at least one electrode capable of forming plasma is provided in the inner chamber.
또한 본 발명에 따른 롤투롤 원자층 증착장치에는 상기 외부 챔버 또는 내부 챔버 외부에 설치되며, 상기 공정 공간의 온도를 원자층 증착 공정에 적합한 온도로 가열하는 히터부가 더 구비되는 것이 바람직하다. The roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to the present invention may further include a heater unit installed outside the outer chamber or the inner chamber, for heating the temperature of the processing space to a temperature suitable for the atomic layer deposition process.
본 발명에 따르면 롤투롤 원자층 증착 장치이므로 고속으로 박막 증착이 가능하며, 특히, 공정 공간과 롤 구동 공간을 물리적으로 분리하고 공정 공간 내에서도 소스 가스와 반응 가스가 만나지 않아서 증착이나 파우더 발생이 원천적으로 방지되는 구조를 가지므로 챔버의 클리닝 주기가 매우 긴 장점이 있다. According to the present invention, since it is a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus, it is possible to deposit a thin film at a high speed. In particular, since the source gas and the reactive gas do not meet in the process space, The cleaning cycle of the chamber is very long.
또한 본 발명의 롤투롤 원자층 증착장치는 필름 공급부, 필름 회수부 및 보조 롤러부가 한쌍으로 구성되어 챔버 크기가 매우 작아서 장비의 풋프린트(foot print) 매우 작은 장점도 있다. Further, the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus of the present invention has a pair of the film supply unit, the film recovery unit, and the auxiliary roller unit, so that the chamber size is very small, and thus the foot print of the equipment is very small.
도 1은 종래의 롤투롤 원자층 증착장치의 구성을 도시하는 도면이다.
도 2는 2, 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치의 내부 구성을 도시하는 도면들이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치에서의 가스 흐름을 도시하는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 퍼지가스 커튼 형성부의 작용을 도시하는 부분 사시도이다. 1 is a view showing a configuration of a conventional roll-to-roll atomic layer deposition apparatus.
2 and 3 are views showing the internal structure of a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
4 is a diagram showing gas flow in a roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention.
5 is a partial perspective view showing the action of the purge gas curtain forming portion according to an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 구체적인 실시예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, a specific embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치(100)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 내부 챔버(110), 외부 챔버(120), 필름 공급부(130), 필름 회수부(140), 보조 롤러부(150), 가스 공급부(160), 가스 배출부(170) 및 퍼지가스 공급부(180)를 포함하여 구성된다. 2 and 3, the roll-to-roll atomic
먼저 상기 내부 챔버(110)는 전체적으로 직육면체 형상을 가지며, 내부에 일정한 공정 공간을 형성하는 구성요소이다. 즉, 상기 내부 챔버(110)는 원자층 증착 공정이 진행될 필름(F)이 다수번 반복하여 통과하면서 원자층 증착공정이 시분할 방식으로 진행될 수 있는 공정 공간(P)을 제공하는 것이다. First, the
이를 위하여 본 실시예에서 상기 내부 챔버(110)에는 구체적으로 도 2에 도시된 바와 같이, 다수개의 통과 슬릿(116)이 형성된다. 상기 통과 슬릿(116)은 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 내부 챔버(110)의 측벽 중 서로 마주보는 양 측벽을 각각 관통한 상태로 일정 간격 이격되어 슬릿(slit) 형태로 형성되며, 상기 보조 롤러부(150)에 의하여 안내되는 필름(F)이 통과하는 공간을 제공하는 구성요소이다. 따라서 상기 통과 슬릿(116)은 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내부 챔버(110)의 측벽을 직선 형태로 얇게 관통하여 형성되며, 다수개의 통과 슬릿(116)이 평행하게 형성된다. 이때 상기 통과 슬릿(116)의 폭은 상기 필름(F) 두께보다 2 ~ 3 배 정도 크게 형성되어 필름(F)과 슬릿(116) 사이의 간격이 최소화되는 미세 슬릿으로 구성되는 것이, 공정 공간(P) 내부의 가스가 누출되는 것을 최소화할 수 있어서 바람직하다. To this end, in the present embodiment, a plurality of
그리고 각 통과 슬릿(116)은 도 3에 도시된 바와 같이, 서로 마주보는 위치에 대칭적으로 형성되어 각 통과 슬릿(116)을 통과하는 필름(F)이 상기 공정 공간을 수직으로 가로질러 이동하도록 한다. 3, each
이렇게 다수개의 통과 슬릿(116)이 인접하게 형성되면, 필름(F)이 공정 공간(P)을 반복적으로 다수번 통과하면서 공정이 반복적으로 진행되어 필름 표면에 박막이 고속으로 형성되는 장점이 있다. When the plurality of
한편 본 실시예에서 상기 내부 챔버(110) 내부에는, 플라즈마를 형성할 수 있는 전극(도면에 미도시)이 적어도 하나 이상 설치되는 것이 바람직하다. 이렇게 전극이 형성되어 플라즈마를 형성하면 더 효율적으로 특성이 좋은 박막을 증착할 수 있는 장점이 있다.In this embodiment, at least one electrode (not shown) capable of forming a plasma is provided in the
다음으로 상기 외부 챔버(120)는 도 2, 3에 도시된 바아 같이, 상기 내부 챔버(110)의 육면 중 서로 마주보는 어느 양 면을 제외한 나머지 네 면을 도넛 형태로 감싸도록 설치되며, 내부에 일정한 퍼지 공간을 형성하는 구성요소이다. 따라서 상기 외부 챔버(120)와 내부 챔버(110) 사이에 외부와 차단된 공간이 형성되고, 이 공간에 후술하는 보조 롤러부(150)와 필름 공급부(130) 및 필름 회수부(140) 등이 설치되어 구동되는 롤 구동 공간(M)이 형성되는 것이다. 2 and 3, the
한편 본 실시예에서 상기 외부 챔버(120) 중 일면은 필름 공급부(130)에 필름을 공급하거나 필름 회수부(140)에서 필름을 배출하기 위하여 개방될 필요가 있는데, 이때 개방되는 면은 상기 가스 배출부(170)가 형성되는 후면이 바람직하나, 다른 측면이나 상면이 개방될 수도 있다. In this embodiment, one surface of the
그리고 본 실시예에서 상기 외부 챔버(120) 또는 내부 챔버(110) 외부에는 히터부(도면에 미도시)가 더 설치되는 것이 바람직하다. 상기 공정 공간(P)의 온도는 원자층 증착 공정에 적합한 온도로 유지되어야 하므로 상기 히터부에 의하여 상기 내부 챔버(110)를 가열하여 이 온도를 유지하는 것이다. Also, in this embodiment, it is preferable that a heater unit (not shown) is further installed outside the
다음으로 상기 필름 공급부(130)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 외부 챔버(120)와 내부 챔버(110) 사이의 공간 즉, 롤 구동 공간(M)의 일측에 설치되며, 원자층 증착 공정이 수행될 필름(F)을 연속적으로 공급하는 구성요소이다. 따라서 상기 필름 공급부(130)는 일정량의 필름을 그 외면에 권취하고 있으며, 회전하면서 일정한 속도로 권취되어 있는 필름(F)을 내부 챔버(110)로 공급한다. 2 and 3, the
이를 위해 본 실시예에서는 상기 필름 공급부(130)를 구체적으로 필름 공급 롤러(132), 필름 절단부(134) 및 필름 연결부(136)를 포함하여 구성할 수 있다. 먼저 상기 필름 공급 롤러(132)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 외부 챔버(120)의 내부 일측에 설치되며, 공정이 진행될 필름(F)이 권취되는 구성요소이며, 제1 롤러 회전부(131)에 의하여 회전될 수 있는 구조를 가진다. 여기에서 상기 제1 롤러 회전부(131)는 상기 필름 공급 롤러(132) 중 상기 외부 챔버(120)를 관통하여 외부에 설치되는 부분에 연결되어 설치되며, 상기 필름 공급 롤러(132)를 회전시킬 수 있는 모터 등으로 구성될 수 있다. In this embodiment, the
다음으로 상기 필름 절단부(134)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 필름 공급 롤러(132)에 인접하게 설치되며, 상기 필름 공급 롤러(132)에 의하여 공급되는 필름(F)을 절단하는 구성요소이다. 본 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치(100)에서 공정이 수행되는 필름(F)은 도 3에 도시된 바와 같이, 다수개의 보조 롤러(152)들을 경유하여 상기 내부 챔버(110)와 외부 챔버(120)를 걸쳐서 설치된다. 따라서 하나의 필름(F)에 대한 공정이 완료된 후 다시 새로운 필름을 이렇게 세팅하는 데에 많은 시간이 필요하다. 3, the
이러한 필름 재세팅의 번거로움을 피하기 위하여 하나의 필름에 대한 공정이 완료되면, 그 필름의 말단을 절단한 후, 새로운 필름을 연결하여 공정이 연속적으로 이루어지도록 한다. 이때 상기 필름 절단부(134)가 필름의 절단 작업을 수행하는 것이다. In order to avoid the inconvenience of such film re-setting, once the process for one film is completed, the end of the film is cut, and then a new film is connected to make the process continuous. At this time, the
그리고 상기 필름 연결부(136)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 필름 절단부(134)에 인접하게 설치되며, 절단된 필름의 말단에 다른 필름을 연결하는 구성요소이다. 이 필름 연결부(136)에 의하여 새로운 필름의 그 전 필름의 말단과 연결되어 연속 공정이 이루어지는 것이다. As shown in FIG. 3, the
다음으로 상기 필름 회수부(140)는 도 2, 3에 도시된 바와 같이, 상기 외부 챔버(120)와 내부 챔버(110) 사이의 공간 타측 즉, 상기 필름 공급부(130)가 설치되는 반대편에 설치되며, 원자층 증착 공정이 수행된 필름(F)을 연속적으로 회수하는 구성요소이다. 이 필름 회수부(140)는 단순하게 필름 회수 롤러(142)와 이 필름 회수 롤러를 회전시키는 제2 롤러 회전부(144)로 구성될 수 있다. 여기에서 상기 제2 롤러 회전부(144)는 상기 제1 롤러 회전부(131)와 마찬가지로 상기 외부 챔버(120)의 외측에 설치되며, 상기 필름 회수 롤러(142)의 말단과 결합하여 이를 회전시킨다. 2 and 3, the
다음으로 상기 보조 롤러부(150)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내부 챔버(110)의 마주보는 양측 가장자리를 따라 설치되며, 상기 필름 공급롤러(132)에서 공급되는 필름(F)이 상기 공정 공간(P) 내를 반복적으로 통과하도록 안내하는 구성요소이다. 즉, 이 보조 롤러부(150)에 의하여 상기 필름 공급부(130)에서 출발한 필름(F)이 공정 공간(P)을 공정에 적합한 상태로 반복적으로 이동하면서 공정이 진행되고 최종적으로 상기 필름 회수부(140)에 권취되는 것이다. 3, the
이를 위하여 본 실시예에서는 상기 보조 롤러부(150)를 구체적으로 도 3에 도시된 바와 같이, 다수개의 보조 롤러(152)와 퍼지가스 커튼 형성부(154)로 구성할 수 있다. 먼저 상기 다수개의 보조 롤러(152)는 상기 내부 챔버(110) 일측벽과 일정 간격 이격되도록 나란하게 설치되며, 상기 필름(F)의 상기 공정 공간(P) 이동 경로를 안내하는 구성요소이다. 이 보조 롤러들(152)은 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내부 챔버(110)의 마주보는 양측에 설치되며, 상기 내부 챔버(110)에 형성되는 통과 슬릿(116)으로 필름(F)을 통과시킬 수 있는 위치에 서로 간의 간격을 유지하여 설치된다. 3, the
그리고 상기 퍼지가스 커튼 형성부(154)는 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 내부 챔버(110)과 보조 롤러(152) 사이의 공간에 상기 필름(F)의 이동 방향과 수직되는 방향으로 퍼지 가스 커튼을 형성하여 상기 내부 챔버(110) 내부에서 누출되는 소스 가스와 반응 가스가 상기 보조 롤러(152) 방향으로 이동하지 않도록 차단하는 구성요소이다. 3, the purge gas
상기 통과 슬릿(116)은 도 5에 도시된 바와 같이, 필름(F)이 통과하되, 최소한의 이격 간격을 가지도록 형성되고 롤 구동 공간(M)의 압력이 공정 공간(P)의 압력보다 높게 유지되지만, 내부 챔버(110)에 존재하는 가스 중 일부가 이 통과 슬릿(116)을 통과하여 유출될 수 있다. 이때 상기 퍼지 가스 커튼 형성부(154)가 퍼지가스를 상기 보조 롤러(152)와 통과 슬릿(116) 사이의 공간에 필름(F)과 수직한 방향으로 분사하여 유출되는 가스를 퍼지가스와 함께 외부로 배출하는 것이다. ;5, the passing
그러면 일부 유출되는 소스 가스 또는 반응 가스도 보조 롤러(152)에 도달하지 못하고 외부로 배출되므로, 보조 롤러(152)에 박막이나 파티클이 증착되지 않는 장점이 있다. In this case, the source gas or the reactive gas, which is partially discharged, is also discharged to the outside without reaching the
이때 상기 퍼지가스 커튼 형성부(154)는 도 4에 도시된 바와 같이 상기 가스 공급부(160)와 동일한 방향으로 퍼지가스를 분사하는 것이, 가스 라인의 설치가 용이하여 바람직하다. 4, the purge gas
다음으로 상기 가스 공급부(160)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내부 챔버(110)의 측벽 중 상기 통과 슬릿(116)이 형성되지 아니한 일 측벽에 설치되며, 상기 공정 공간(P)을 이동하는 필름(F)에 수직한 방향으로 소스가스, 퍼지가스 및 공정 가스를 층상 흐름을 유지하도록 분사하는 구성요소이다. 본 실시예에서 상기 가스 공급부(160)는 시간 분할 방식으로 원자층 증착 공정이 진행되도록 소스 가스, 퍼지 가스 및 반응 가스를 상기 공정 공간(P)으로 공급한다. 2, the
이를 위해 본 실시예에서는 상기 가스 공급부(160)를 구체적으로 도 4에 도시된 바와 같이, 샤워 헤드(162)와 가스 공급 라인(164)으로 구성할 수 있다. 먼저 상기 샤워헤드(162)는 상기 내부 챔버(110)에 결합되어 설치되며, 상기 공정 공간(P)을 이동하는 필름(F)의 이동 방향과 수직한 방향으로 가스를 층상 흐름을 유지하도록 분사하는 구성요소이다. To this end, the
다음으로 상기 가스 공급 라인(164)은 상기 샤워헤드(162)의 후면에 결합되어 설치되며, 상기 샤워헤드(162)에 소스 가스, 퍼지가스, 반응가스, 퍼지가스 순서로 소스 가스, 퍼지가스 및 반응 가스를 펄스 형태로 공급하는 것이다. 이 가스 공급 라인(164)에 의하여 시간 분할 방식으로 원자층 증착 공정이 가능한 것이다. Next, the
다음으로 상기 가스 배출부(170)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 내부 챔버(110)의 타측 벽 즉, 상기 가스 공급부(160)가 설치되는 반대편에 설치되며, 상기 가스 공급부(160)에 의하여 분사된 소스 가스, 퍼지가스 및 공정 가스가 층상 흐름을 유지한 상태로 상기 공정 공간을 통과하도록 배출하는 구성요소이다. 특히, 상기 가스 배출부(170)는 상기 공정 공간(P)을 통과하는 가스들이 상기 필름(F)이 존재하는 공간을 통과하는 동안 층상 흐름이 깨져서 와류가 형성되지 않도록 일정한 버퍼 공간(도면에 미도시)을 가지는 구조를 가질 수도 있다. 2, the
다음으로 상기 퍼지가스 공급부(180)는 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 외부 챔버(120)에 상기 롤 구동공간(M)이 상기 공정 공간(P)보다 높은 압력을 유지하도록 퍼지 가스를 공급하는 구성요소이다. 이 퍼지가스 공급부(180)에 의하여 상기 롤 구동 공간(M) 내부의 압력이 공정 공간(P)보다 높은 상태를 유지하면 상기 공정 공간(P)에 존재하는 소스 가스와 반응 가스가 롤 구동 공간으로 유출되지 않는 장점이 있다. 2, the purge
100 : 본 발명의 일 실시예에 따른 롤투롤 원자층 증착장치
110 : 내부 챔버 120 : 외부 챔버
130 : 필름 공급부 140 : 필름 회수부
150 : 보조 롤러부 160 : 가스 공급부
170 : 가스 배출부 180 : 퍼지가스 공급부
190 : 펌핑부 F : 필름
M : 롤 구동공간 P : 공정 공간100: A roll-to-roll atomic layer deposition apparatus according to an embodiment of the present invention
110: inner chamber 120: outer chamber
130: Film supply part 140: Film recovery part
150: auxiliary roller portion 160: gas supply portion
170: gas discharge part 180: purge gas supply part
190: pumping part F: film
M: Roll drive space P: Process space
Claims (7)
상기 내부 챔버의 육면 중 서로 마주보는 어느 양 면을 제외한 나머지 네면을 도넛 형태로 감싸도록 설치되며, 내부에 일정한 퍼지 공간을 형성하는 외부 챔버;
상기 외부 챔버와 내부 챔버 사이의 공간 일측에 설치되며, 원자층 증착 공정이 수행될 필름을 연속적으로 공급하는 필름 공급부;
상기 외부 챔버와 내부 챔버 사이의 공간 타측에 설치되며, 원자층 증착 공정이 수행된 필름을 연속적으로 회수하는 필름 회수부;
상기 내부 챔버의 마주보는 양측 가장자리를 따라 설치되며, 상기 필름 공급롤에서 공급되는 필름이 상기 공정 공간 내를 반복적으로 통과하도록 안내하는 보조 롤러부;
상기 내부 챔버의 일측 벽에 설치되며, 상기 공정 공간을 이동하는 필름에 수직한 방향으로 소스가스, 퍼지가스 및 공정 가스를 층상 흐름을 유지하도록 분사하는 가스 공급부;
상기 내부 챔버의 타측 벽에 설치되며, 상기 가스 공급부에 의하여 분사된 소스 가스, 퍼지가스 및 공정 가스가 층상 흐름을 유지한 상태로 상기 공정 공간을 통과하도록 배출하는 가스 배출부;
상기 외부 챔버에 상기 공정 공간보다 높은 압력을 유지하도록 퍼지 가스를 공급하는 퍼지가스 공급부;를 포함하는 롤투롤 원자층 증착장치. An inner chamber having a generally rectangular parallelepiped shape and forming a predetermined process space therein;
An outer chamber which is installed to surround four surfaces of the inner chamber except for the two surfaces facing each other in the form of a donut and form a constant purge space therein;
A film supply unit installed at one side of the space between the outer chamber and the inner chamber and continuously supplying a film to be subjected to the atomic layer deposition process;
A film recovery unit installed on the other side of the space between the outer chamber and the inner chamber for continuously recovering the film having undergone the atomic layer deposition process;
An auxiliary roller unit installed along opposite side edges of the inner chamber and guiding the film supplied from the film supply roll to pass through the processing space repeatedly;
A gas supply unit installed on one side wall of the inner chamber and spraying the source gas, the purge gas and the process gas in a direction perpendicular to the film moving in the process space so as to maintain a layered flow;
A gas discharge unit installed on the other side wall of the inner chamber and discharging the source gas, the purge gas and the process gas injected by the gas supply unit so as to pass through the process space while maintaining the layer flow;
And a purge gas supply unit for supplying a purge gas to the outer chamber to maintain a pressure higher than the process space.
상기 내부 챔버의 측벽 중 서로 마주보는 양 측벽을 각각 관통한 상태로 일정 간격 이격되어 슬릿 형태로 형성되며, 상기 보조 롤러부에 의하여 안내되는 필름이 통과하는 공간을 제공하는 통과 슬릿;을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 장착장치. The apparatus according to claim 1,
And a passing slit formed in a slit shape spaced apart from the side wall of the inner chamber by a predetermined distance so as to pass through opposite side walls of the side wall and providing a space through which the film guided by the auxiliary roller portion passes Characterized in that the roll-to-roll atomic layer mounting apparatus comprises:
상기 외부 챔버의 내부 일측에 설치되며, 공정이 진행될 필름이 권취되는 필름 공급 롤러;
상기 필름 공급 롤러에 인접하게 설치되며, 상기 필름 공급 롤러에 의하여 공급되는 필름을 절단하는 필름 절단부;
상기 필름 절단부에 인접하게 설치되며, 절단된 필름의 말단에 다른 필름을 연결하는 필름 연결부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 증착장치. The film processing apparatus according to claim 1,
A film supply roller installed at an inner side of the outer chamber and on which a film to be processed is wound;
A film cutting unit installed adjacent to the film feed roller and cutting the film fed by the film feed roller;
And a film connecting portion provided adjacent to the film cutting portion and connecting another film to an end of the cut film.
상기 내부 챔버의 일 측벽에 결합되어 설치되며, 상기 공정 공간을 이동하는 필름의 이동 방향과 수직한 방향으로 가스를 층상 흐름을 유지하도록 분사하는 샤워헤드;
상기 샤워헤드의 후면에 결합되어 설치되며, 상기 샤워헤드에 소스 가스, 퍼지가스, 반응가스, 퍼지가스 순서로 소스 가스, 퍼지가스 및 반응 가스를 펄스 형태로 공급하는 가스 공급 라인;을 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 증착장치. 3. The fuel cell system according to claim 2,
A showerhead attached to one side wall of the inner chamber and spraying the gas so as to maintain a layered flow in a direction perpendicular to the moving direction of the film moving in the processing space;
And a gas supply line coupled to the rear surface of the showerhead for supplying a source gas, a purge gas, a reactive gas, a purge gas, and a source gas, a purge gas, and a reactive gas in pulse form to the showerhead, Wherein the roll-to-roll atomic layer deposition apparatus comprises:
상기 내부 챔버의 일측벽과 일정 간격 이격되도록 나란하게 설치되며, 상기 필름의 상기 공정 공간 이동 경로를 안내하는 다수개의 보조 롤러;
상기 내부 챔버와 보조 롤러 사이의 공간에 상기 필름의 이동 방향과 수직되는 방향으로 퍼지 가스 커튼을 형성하여 상기 보조 챔버 내부에서 누출되는 소스 가스와 반응 가스가 상기 보조 롤러 방향으로 이동하지 않도록 차단하는 퍼지 가스 커튼 형성부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 증착장치. The image forming apparatus according to claim 2,
A plurality of auxiliary rollers arranged side by side at a predetermined distance from one side wall of the inner chamber and guiding the process space movement path of the film;
A purge gas curtain is formed in a space between the inner chamber and the auxiliary roller in a direction perpendicular to the moving direction of the film to prevent the source gas leaking from the auxiliary chamber and the reaction gas from moving in the direction of the auxiliary roller, And a gas curtain forming part for forming a film on the substrate.
플라즈마를 형성할 수 있는 전극이 적어도 하나 이상 설치되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 증착장치. The internal combustion engine as set forth in claim 2,
Wherein at least one electrode capable of forming a plasma is provided.
상기 외부 챔버 또는 내부 챔버 외부에 설치되며, 상기 공정 공간의 온도를 원자층 증착 공정에 적합한 온도로 가열하는 히터부가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 롤투롤 원자층 증착장치. The method according to claim 1,
Further comprising a heater unit installed outside the outer chamber or the inner chamber and heating the temperature of the process space to a temperature suitable for the atomic layer deposition process.
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|---|---|---|---|
| KR1020160114337A KR20180027137A (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | A roll-to-roll type apparatus for depositing a atomic layer on film |
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| KR1020160114337A KR20180027137A (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | A roll-to-roll type apparatus for depositing a atomic layer on film |
Publications (1)
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ID=61660291
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| KR1020160114337A Ceased KR20180027137A (en) | 2016-09-06 | 2016-09-06 | A roll-to-roll type apparatus for depositing a atomic layer on film |
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|---|---|
| KR (1) | KR20180027137A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20200136684A (en) | 2019-05-28 | 2020-12-08 | 주식회사 엘지화학 | Method and apparatus for atomic layer deposition coating of electrode for secondary battery |
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2016
- 2016-09-06 KR KR1020160114337A patent/KR20180027137A/en not_active Ceased
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