原子层沉积设备的制作方法

[0001]
本申请涉及一种原子层沉积设备。
[0002]
本申请要求于2018年9月20日提交的韩国专利申请第10-2018-0112849号的优先权的权益，通过引用将该专利申请的全部内容结合在此。


背景技术：

[0003]
作为在基板上形成膜的方法，例如存在原子层沉积方法。
[0004]
原子层沉积(ald：atomic layer deposition)通常是基于气相(gas phase)化学物质的顺序供应来在基板上形成膜的技术，这种技术已应用于各种领域。
[0005]
在卷对卷(roll to roll)原子层沉积方法中，前驱体气体和吹扫气体的供应类型可分为喷嘴方法和区域划分方法。
[0006]
喷嘴方法是通过在空间中规则重复布置的喷嘴来供应前驱体气体和吹扫气体的类型。
[0007]
图1是示出喷嘴型原子层沉积设备1的示意图。
[0008]
参照图1，原子层沉积设备1包括具有多个供应口11、12、13的喷嘴10和用于传送基板20的传送装置。喷嘴10具有用于供应一种或多种前驱体气体(precursor)a、b的前驱体气体供应口11、12以及用于供应诸如惰性气体之类的吹扫气体(purge)的吹扫气体供应口13。
[0009]
尽管喷嘴方法具有较小的气体消耗，但是存在当基板的行进速度增加时气体暴露时间不足的缺点。
[0010]
另外，区域划分方法是将原子层沉积设备划分为前驱体气体空间和吹扫气体空间，然后将每一个的整个空间填充前驱体气体和吹扫气体的方法。区域划分方法可根据区域宽度来确保足够的气体暴露时间，但是具有气体消耗较大的缺点。
[0011]
因此，需要开发一种在确保足够的气体暴露时间的同时能够减少气体消耗的原子层沉积设备。


技术实现要素：

[0012]
技术问题
[0013]
本发明要解决的问题是提供一种在充分确保气体暴露时间的同时能够减少气体消耗的原子层沉积设备。
[0014]
技术方案
[0015]
为了解决上述问题，根据本发明的一个方面，提供了一种原子层沉积设备，包括：设置有第一气体供应喷嘴的第一前驱体供应区域，所述第一气体供应喷嘴具有沿着基板的行进方向顺序布置的多个第一前驱体气体供应口，从而当所述基板行进时在所述基板上供应第一前驱体气体；第二前驱体供应区域，所述第二前驱体供应区域设置成当所述基板行进时在所述基板上供应第二前驱体气体；吹扫气体供应区域，所述吹扫气体供应区域位于所述第一前驱体供应区域与所述第二前驱体供应区域之间，对所述第一前驱体供应区域和
所述第二前驱体供应区域的每一个开放，并且设置成当所述基板行进时在所述基板上供应吹扫气体；和辊单元，所述辊单元设置有多个引导辊，所述多个引导辊布置成使得所述基板在所述第一前驱体供应区域与所述第二前驱体供应区域之间穿越多次并每次都经过所述吹扫气体供应区域。
[0016]
有益效果
[0017]
如上所述，根据本发明至少一个示例的原子层沉积设备具有以下效果。
[0018]
在通过卷对卷工序(roll-to roll)使基板行进时，可在充分确保气体暴露时间的同时减少气体消耗。
附图说明
[0019]
图1是示出喷嘴型原子层沉积设备的示意图。
[0020]
图2是示出根据本发明一个示例的原子层沉积设备的示意图。
[0021]
图3是第一气体供应喷嘴的平面图。
[0022]
图4是示出一对气体供应喷嘴的示意图。
[0023]
图5是基板的平面图。
具体实施方式
[0024]
下文中，将参照附图详细描述根据本发明一个示例的原子层沉积设备。
[0025]
此外，不管参考标号如何，都对相同或相应的部件给予相同或相似的参考标号，将省略冗余的解释，并且为了便于解释，可放大或减小所示出的每个组成构件的尺寸和形状。
[0026]
图2是示出根据本发明一个示例的原子层沉积设备100的示意图，图3是第一气体供应喷嘴的平面图，图4是示出一对气体供应喷嘴的示意图，图5是基板的平面图。
[0027]
原子层沉积设备100包括第一前驱体供应区域101、第二前驱体供应区域102和吹扫气体供应区域103。
[0028]
根据本发明一个示例的原子层沉积设备100是卷对卷原子层沉积设备100。特别是，其是划分出第一前驱体供应区域101、吹扫气体供应区域103和第二前驱体供应区域102的原子层沉积设备100。具体地，可通过喷嘴方法实现第一前驱体和第二前驱体中的至少一个的前驱体供应方法，并且如常规的空间划分原子层沉积设备中一样，可在吹扫气体供应区域中填充吹扫气体的状态下实现吹扫气体供应方法。
[0029]
供应区域101、102、103的每一个提供其中在基板300上沉积前驱体气体以形成膜或者供应吹扫气体的处理区域。此外，供应区域101、102、103的每一个设置成可调节处理温度和处理压力。
[0030]
在本申请中，第一前驱体和第二前驱体中的一个可以是tma(三甲基铝，trimethyl-aluminium)，另一个可以是h
2
o。
[0031]
此外，基板110是电极基板，尤其可以是用于汽车的锂离子二次电池的正极或负极，并且基板110可具有第一表面111和与第一表面111相对的第二表面112，其中电极层可形成在第一表面111和第二表面112的每一个上。此外，基板110可以是由柔性材料形成的基板，使得基板在沿着引导辊行进时不仅可对应于直线区段，而且还可对应于方向改变区段。
[0032]
此外，本发明的原子层沉积设备100可具有能够在两侧同时沉积的结构，从而在基
板110的第一表面111和第二表面112的每个电极层上形成膜。
[0033]
具体地，原子层沉积设备100包括设置有第一供应喷嘴150的第一前驱体供应区域101，第一供应喷嘴150设置成当基板110行进时在基板110上供应第一前驱体气体。
[0034]
就是说，在第一前驱体供应区域101中设置有一个或多个第一气体供应喷嘴150，使得通过喷嘴方法供应第一前驱体。此时，第一气体供应喷嘴150可在第一前驱体供应区域中设置在基板110的直线行进区段中。此外，可在第一前驱体供应区域101中沿着基板的行进方向设置多个第一气体供应喷嘴150。
[0035]
特别是，可在第一前驱体供应区域101中设置一对第一气体供应喷嘴150，一对第一气体供应喷嘴150设置成朝向基板110的第一表面111和与第一表面111相对的第二表面112的每一个供应第一前驱体气体。通过这样的结构，可在基板行进的情况下同时沉积两侧(第一表面和第二表面)。
[0036]
此外，第一气体供应喷嘴150可设置成与基板的间隔是可调节的。
[0037]
此外，原子层沉积设备100包括第二前驱体供应区域103，第二前驱体供应区域103设置成当基板110行进时在基板110上供应第二前驱体气体。
[0038]
第二前驱体供应区域102可如常规的空间划分方法中一样设置成使得第二前驱体供应区域102被第二前驱体气体填充。或者，可在第二前驱体供应区域102中设置第二气体供应喷嘴160，第二气体供应喷嘴160设置成在基板110上供应第二前驱体气体。
[0039]
此时，第二气体供应喷嘴160可在第二前驱体供应区域中设置在基板110的直线行进区段中。此外，可在第二前驱体供应区域102中沿着基板的行进方向设置多个第二气体供应喷嘴160。特别是，可在第二前驱体供应区域102中设置一对第二气体供应喷嘴160，一对第二气体供应喷嘴160设置成朝向基板110的第一表面111和与第一表面111相对的第二表面112的每一个供应第二前驱体气体。通过这样的结构，可在基板行进的情况下同时沉积两侧(第一表面和第二表面)。
[0040]
此外，原子层沉积设备100包括吹扫气体供应区域103，吹扫气体供应区域103位于第一前驱体供应区域101与第二前驱体供应区域102之间，对第一前驱体供应区域101和第二前驱体供应区域102的每一个开放，并且设置成当基板110行进时在基板上供应吹扫气体。
[0041]
吹扫气体供应区域103设置有供基板110通过的多个狭缝104，从而对第一前驱体供应区域101和第二前驱体供应区域102的每一个开放。
[0042]
此外，原子层沉积设备100包括辊单元130，辊单元130设置有多个引导辊131、132，多个引导辊131、132布置成使得基板在第一前驱体供应区域101与第二前驱体供应区域102之间穿越多次并每次都经过吹扫气体供应区域103。
[0043]
在辊单元130中，布置在第一前驱体供应区域101中的引导辊被称为第一引导辊131，布置在第二前驱体供应区域102中的引导辊被称为第二引导辊132。
[0044]
通过这样的结构，基板110行进通过第一前驱体供应区域101、吹扫气体供应区域130和第二前驱体供应区域102，然后行进通过吹扫气体供应区域130和第一前驱体供应区域101。
[0045]
在图3和图5中，x轴方向表示基板110的行进方向，y轴方向表示基板110的宽度方向。
[0046]
参照图3和图4，第一气体供应喷嘴150可具有沿着基板110的行进方向顺序布置的多个第一前驱体气体供应口154(例如，h
2
o供应口)、以及以基板的行进方向为基准位于两侧的第一和第二气帘口155(图3中仅在左侧示出第一气帘口)。第一前驱体气体供应口154包括沿着基板的宽度方向布置的多个第一前驱体气体供应孔151。
[0047]
第一和第二气帘口执行形成气体供应区域的边界的功能，使得在以基板110的行进方向为基准的两侧沿着行进方向分别产生第一前驱体气体未沉积区域110b。每个气帘口可具有多个气体注入孔153。气体注入孔153可沿着基板的行进方向布置，其中可通过气体注入孔153注入惰性气体(例如，n2)。
[0048]
此外，在第一气体供应喷嘴中，在两个相邻的第一前驱体气体供应口154之间设置有真空口152。
[0049]
第一前驱体气体供应口154连接至相应的前驱体气体供应源并且设置成朝向基板110注入第一前驱体气体，由此在基板110上形成膜。此时，为了便于描述，其中通过第一前驱体气体供应口154在基板110上施加第一前驱体气体的区域在本文中可被称为“气体供应区域”。
[0050]
另外，第一和第二气帘口155分别位于以基板110的行进方向(x轴方向)为基准的两侧，即，位于第一气体供应喷嘴150的宽度方向上的两个边缘。每个气帘口155连接至惰性气体(例如，n
2
)的供应源，其中通过气帘口155朝向基板110注入惰性气体。此时，每个气帘口155可具有沿着基板的行进方向延伸的通道形状。例如，每个气帘口155可布置成与前驱体气体供应口154正交的状态。
[0051]
在本发明中，第一和第二气帘口155形成气体供应区域的边界，使得在以基板110的行进方向为基准的两侧(宽度方向上的两个边缘)沿着行进方向分别产生前驱体气体未沉积区域110b。就是说，第一和第二气帘口155设置成向基板110的宽度方向上的两个边缘注入惰性气体。
[0052]
具体地，当通过第一前驱体气体供应口154注入第一前驱体气体时，通过第一和第二气帘口155注入惰性气体。此时，由于从第一和第二气帘口155注入的惰性气体，通过第一前驱体气体供应口154注入到基板110上的前驱体气体不会施加至基板110的宽度方向上的两个边缘。因此，基板110沿宽度方向划分出位于中央部分的沉积区域110a和位于两个边缘的未沉积区域110b(见图5)。
[0053]
此外，第一和第二气帘口155可设置成针对多个第一前驱体气体供应口154形成气体供应区域的边界。或者，第一和第二气帘口155也可设置成针对多个第一前驱体气体供应口154中的一些第一前驱体气体供应口形成气体供应区域的边界。
[0054]
例如，基板110的未沉积区域110b可具有0.5mm至20mm的宽度w2。
[0055]
此外，基板的行进速度可以是0.5至50m/min，例如，在12m/min的行进速度下的沉积速度可以是5.3nm/min。
[0056]
第二气体供应喷嘴160具有与第一气体供应喷嘴相同的结构。简而言之，第二气体供应喷嘴160具有沿着基板的行进方向顺序布置的多个第二前驱体气体供应口、以及以基板的行进方向为基准位于两侧的第一和第二气帘口。
[0057]
此外，第一和第二气帘口形成气体供应区域的边界，使得在以基板的行进方向为基准的两侧沿着行进方向分别产生第二前驱体气体未沉积区域。
[0058]
此外，在两个相邻的前驱体气体供应口之间设置有真空口。
[0059]
出于例示性目的公开了上述本发明的优选实施方式，本领域技术人员可在本发明的构思和范围内对其进行修改、变化和增加，并且这样的修改、变化和增加将被认为落入下面的权利要求内。
[0060]
工业实用性
[0061]
在通过卷对卷(roll-to roll)工序使基板行进时，根据本发明至少一个示例的原子层沉积设备可在充分确保气体暴露时间的同时减少气体消耗。

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