KR101491893B1 - 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법 - Google Patents

진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR101491893B1
KR101491893B1 KR20130006388A KR20130006388A KR101491893B1 KR 101491893 B1 KR101491893 B1 KR 101491893B1 KR 20130006388 A KR20130006388 A KR 20130006388A KR 20130006388 A KR20130006388 A KR 20130006388A KR 101491893 B1 KR101491893 B1 KR 101491893B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
chamber
porous
atomic layer
vibration
source gas
Prior art date
Application number
KR20130006388A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20140094121A (ko
Inventor
박석원
심준형
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR20130006388A priority Critical patent/KR101491893B1/ko
Publication of KR20140094121A publication Critical patent/KR20140094121A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101491893B1 publication Critical patent/KR101491893B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45523—Pulsed gas flow or change of composition over time
    • C23C16/45525—Atomic layer deposition [ALD]
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic System or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy

Abstract

본 발명은 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 진동을 이용한 원자층 증착 장치로서, 진공 상태가 유지되는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하며, 기능성 박막이 증착되는 다공성 나노입자를 포함하는 다공성 실린더-상기 다공성 실린더는 상기 기능성 박막 형성을 위한 전구체 및 반응체의 소스가스는 통과시키고 상기 다공성 나노입자의 유출을 방지하는 사이즈의 기공을 가짐-; 및 상기 챔버에 진동을 가하는 진동자를 포함하되, 상기 진동자는 상기 챔버 내에 위치한 상기 다공성 실린더를 진동시키는 원자층 증착 장치가 제공된다.

Description

진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법{Atomic layer deposition apparatus and method using vibration}
본 발명은 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 나노입자 상에 기능성 박막을 균일하게 증착할 수 있는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 화석연료 생산, 연료전지, 배터리 등에는 기능성 박막(예를 들어, 촉매)이 필수적이며 이 기능성 박막은 다공성 물질로 이루어진 기판 위에 올려진다.
다공성 물질 위에 기능성 박막을 형성하는 공정으로는 에어로졸 공정(Aerosol process), 졸겔법(sol-gel method), 화학기상 증착법(CVD: Chemical Vapor Deposition), 원자층 증착법(ALD: Atomic Layer Deposition) 등이 주로 사용된다.
이 중에 원자층 증착(Atomic Layer Deposition)법은 단원자층의 화학적 흡착 및 탈착을 이용한 나노스케일의 박막 증착기술로서 각 반응물질들을 개별적으로 분리하여 펄스 형태로 챔버에 공급함으로써 기판 표면에 반응물질의 표면 포화(surface saturation) 반응에 의한 화학적 흡착과 탈착을 이용한 새로운 개념의 박막증착기술이다.
종래의 원자층 증착법을 나노구조로 이루어진 다공성 물질 위에 기능성 박막 증착 공정에 적용할 경우 다공성 물질의 표면에 촉매 원자들이 일정한 간격으로 분산되지 않고, 도 1에 도시된 바와 같이 다공성 물질의 최상단부에만 기능성 박막이 증착되어 점착성(conformallity)이 떨어지는 문제점을 안고 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 나노구조로 이루어진 다공성 물질 위에 기능성 박막 또는 기능성 나노입자를 일정한 간격으로 분산시키고 점착성(conformallity)을 증가시킬 수 있는 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법을 제안하고자 한다.
본 발명의 다른 목적은 증착 공정의 안정성을 높일 수 있는 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위해, 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따르면, 진동을 이용한 원자층 증착 장치로서, 진공 상태가 유지되는 챔버; 상기 챔버 내에 위치하며, 기능성 박막이 증착되는 다공성 나노입자를 포함하는 다공성 실린더-상기 다공성 실린더는 상기 기능성 박막 형성을 위한 전구체 및 반응체의 소스가스는 통과시키고 상기 다공성 나노입자의 유출을 방지하는 사이즈의 기공을 가짐-; 및 상기 챔버에 진동을 가하는 진동자를 포함하되, 상기 진동자는 상기 챔버 내에 위치한 상기 다공성 실린더를 진동시키는 원자층 증착 장치가 제공된다.
상기 소스가스를 상기 챔버 내에 공급하기 위한 소스가스 공급부와 상기 챔버 사이에 배치되는 제1 밸로우즈 및 상기 챔버를 진공 상태로 유지하기 위한 펌프와 상기 챔버 사이에 배치되는 제2 밸로우즈를 더 포함할 수 있다.
상기 제2 벨로우즈 및 상기 챔버 사이에 배치되어 상기 다공성 실린더에 포함된 다공성 나노입자가 상기 펌프로 유입되는 것을 방지하는 다공성 가스켓을 더 포함할 수 있다.
상기 진동자는 퍼지 기간 중 미리 설정된 시간 동안 상기 챔버에 진동을 가하며, 소스가스 유입 기간 동안 상기 챔버에 진동을 가할 수 있다.
상기 다공성 나노입자는 나노입자 분말일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 장치를 이용하여 다공성 나노입자에 원자층을 증착하는 방법으로서, 상기 챔버 내의 다공성 실린더에 다공성 나노입자를 충진하는 단계; 상기 챔버를 진공 상태로 유지시키는 단계; 상기 챔버 내부로 전구체를 포함하는 소스가스를 유입하는 단계; 상기 전구체의 흡착 이후 부산물을 제거하는 단계; 상기 챔버 내부로 반응체를 포함하는 소스가스를 유입하는 단계; 상기 전구체와 상기 반응체의 반응을 통해 다공성 나노입자 상에 기능성 박막을 형성하는 단계; 및 상기 기능성 박막 형성 이후 부산물을 제거하는 단계를 포함하되, 상기 소스가스의 유입 기간 동안 및 상기 부산물을 제거하는 퍼지 기간 중 적어도 일부의 시간 동안 상기 챔버에 진동을 가하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 챔버에 진동을 가하여 나노입자 상에 원자층 증착을 수행하기 때문에 촉매를 일정한 간격으로 분산시키고 점착성(conformallity)을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따르면, 기존 원자층 증착 장치의 챔버만을 교체하고 진동자 및 지지대만 설치하면 되기 때문에 기존 장비를 그대로 활용할 수 있어 생산성 증대 효과를 기대할 수 있으며 대형화가 용이한 장점이 있다.
나아가 본 발명에 따르면, 컴퓨터로 진동자를 제어할 수 있어 다공성 나노입자가 섞이는 정도를 정밀하게 제어할 수 있는 장점이 있다.
마지막으로 본 발명에 따르면 다공성 실린더를 통해 진공 조건에서도 다공성 나노입자를 챔버 내에 유지시킬 수 있으며, 벨로우즈를 통해 챔버에 가해지는 충격을 흡수할 수 있는 장점이 있다.
도 1은 종래기술에 따른 원자층 증착법을 이용하여 다공성 나노입자 상에 기능성 박막이 흡착된 상태를 도시한 도면.
도 2는 원자층 증착법의 일반 원리를 도시한 도면.
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 진동을 이용하여 원자층 증착 장치를 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 진동을 이용한 원자층 증착 방법을 이용한 기능성 박막 형성 상태를 도시한 도면.
도 5는 진동을 가했을 때의 CNT 상에서의 Al2O3증착 상태를 나타내는 투과전자현미경(TEM) 사진 및 정성적 분석에 따른 X-선 분광분석(EDS) 결과를 나타낸 도면.
도 6은 진동을 가하지 않았을 때의, CNT 상에서의 Al2O3증착 상태를 나타내는 투과전자현미경(TEM) 사진 및 정성적 분석에 따른 X-선 분광분석(EDS) 결과를 나타낸 도면.
도 7은 진동을 가했을 때의 탄소 나노입자 상에서의 Al2O3증착 상태를 나타내는 투과전자현미경(TEM) 사진 및 정성적 분석에 따른 X-선 분광분석(EDS) 결과를 나타낸 도면.
도 8은 진동을 가하지 않았을 때의, 탄소 나노입자 상에서의 Al2O3증착 상태를 나타내는 투과전자현미경(TEM) 사진 및 정성적 분석에 따른 X-선 분광분석(EDS) 결과를 나타낸 도면.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어 전체적인 이해를 용이하게 하기 위하여 도면 번호에 상관없이 동일한 수단에 대해서는 동일한 참조 번호를 사용하기로 한다.
본 발명은 원자층 증착 공정에서 챔버 내에 진동을 가하여 다공성 물질에 기능성 박막이 균일하고 점착성이 높게 증착하는 것이다.
원자층 증착은 불활성 기체(Ar, N2 등)에 의해 분리된 각각의 반응물을 기판에 공급하여 하나의 원자층을 증착하고, 원하는 두께의 증착이 이루어질 때까지 반복적으로 증착을 수행하는 방식이다(도 2 참조).
보다 상세하게, 원자층 증착은 아래의 과정으로 이루어진다.
1. 전구체 (precursor) 흡착 및 퍼지 : 증착을 원하는 물질이 포함된 전구체 를 기판 표면(다공성 물질)에 흡착시킨다.
이 과정에서 전구체의 배위자(ligand)들에 의해 자기 제한적인 흡착 과정이 진행됨에 따라 일정량 분자들이 흡착된 후에는 더 이상 흡착이 진행되지 않게 된다.
전구체끼리의 흡착은 물리흡착으로 이루어져 결합력이 약하기 때문에 쉽게 떨어질 수 있으며, 반면 기판과 흡착한 전구체는 화학흡착으로 더 강한 결합을 하기 때문에 그 다음 단계인 purge 단계에서 물리흡착한 전구체는 모두 떨어져 나가 제거되고 화학흡착한 전구체는 흡착된 채로 남아 있게 된다. 이러한 화학흡착과 물리흡착의 차이에 의해 원자층 단위의 조절이 가능하게 된다.
2. 반응체 (reactant) 반응 및 퍼지 : 원하는 박막을 만들기 위해 반응체를 공급하게 되면, 반응체와 기판에 흡착되어 있는 전구체가 서로 표면 화학 반응을 하여 막이 형성되고, 물리흡착된 반응체와 부산물은 이어지는 퍼지 과정에서 제거되고 원자층만큼 성장하게 된다. 이와 같은 과정이 한 사이클로 구성되며 증착 속도는 배위자의 크기 효과로 인해 보통 사이클당 당 원자층 이하로 나타나는 특성을 보인다.
이렇게 원자층 증착은 표면에서의 반응을 이용하고 물질들을 교대로 주입하기 때문에 증착 속도가 느리다는 단점이 존재함에도 불구하고 완벽한 단차피복성을 보여주는 한편, 표면 반응을 통하여 증착이 진행되므로 적절한 전구체와 반응체의 선택을 통해 비교적 저온에서 고품질의 박막 증착이 가능하다
도 3은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 원자층 증착 장치를 도시한 도면이다.
도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 원자층 증착 장치는 챔버(300), 다공성 실린더(Porous cylinder, 302), 진동자(304), 챔버 지지부(306), 다공성 가스켓(Porous gasket, 308), 제1 벨로우즈(CF-Bellows(1), 310) 및 제2 벨로우즈(CF-Bellows(2), 312)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 다공성 실린더(302)는 챔버(300) 내에 배치되며, 다공성 실린더(302) 내에 기능성 박막이 증착되는 다공성 물질이 들어있다.
본 발명에 따른 다공성 물질은 나노입자일 수 있으며, 이하에서는 다공성 실린더(302) 내에 들어있는 물질을 나노입자인 것으로 설명한다.
다공성 실린더(302)는 기능성 박막 형성을 위한 전구체 또는 반응체를 포함하는 소스가스(source gas)는 통과시키고 나노입자는 통과시키지 않을 정도의 사이즈를 갖는 기공을 포함한다. 또한 나노입자는 다공성 실린더(302) 안에 있어야 소스가스가 나노입자를 온전히 통과하게 된다.
나노입자가 다공성 실린더(302)의 바깥쪽에 있을 경우 나노입자들 각각은 소스가스와 접촉하지 않을 수 있어 증착 가능성이 떨어지게 된다.
본 발명에 따르면, 챔버(300)와 펌프(미도시) 사이에는 챔버 연결부-VCR(female 또는 male)와 벨로우즈 연결부-VCR(female 또는 male)이 배치되며, 이 둘 사이에 다공성 가스켓(308)이 배치된다.
여기서, 펌프는 챔버(300) 내부를 진공 상태로 유지하기 위해 펌핑을 수행한다.
다공성 가스켓(308)은 다공성 실린더(102)와 마찬가지로 소스가스는 통과시키고 나노입자는 통과시키지 않을 정도의 다공성을 갖게 된다. 다공성 가스켓(308)은 나노입자가 진공 증착 과정에서 펌프로 유입되는 것을 방지한다.
소스가스 제공부(미도시)와 챔버(300) 사이에는 제1 벨로우즈(310)가 챔버(300)와 펌프 사이에는 제2 벨로우즈(312)가 배치된다.
본 발명에 따른 제1 및 제2 벨로우즈(310,312)는 신축성을 가지고 있어, 진동자(304)가 챔버(300)에 진동을 가하는 동안 챔버(300)에 가해지는 충격을 흡수하며, 완전히 밀폐된 구조를 가지기 때문에 진공 상태가 유지되도록 한다.
본 발명에 따른 진동자(304)는 원자층 증착 공정 중에 다공성 실린더(302) 내에 충진된 나노입자가 서로 고르게 섞이도록 진동을 가하는 진동원으로서, 챔버 지지부(306)에 체결되어 챔버(300)에 진동을 공급한다.
바람직하게, 본 발명에 따른 진동자(304)는 하나 이상의 로드를 구비할 수 있으며, 유압식, 기계식 또는 전자식으로 주기적으로 수축/신장되어 챔버(300)에 진동을 가하게 된다.
본 발명의 다른 실시예에 따르면, 진동자(304)는 챔버 지지부(306)가 아닌 챔버(300)의 외측에 일체로 형성될 수 있으며, 이때, 진동자(304)에 포함된 로드가 챔버(300)에 주기적으로 진동을 가할 수 있다.
이와 같이 원자층 증착 공정에서 퍼지 기간 및 소스가스 유입 기간 동안 진동을 공급하는 경우, 도 4에 도시된 바와 같이, 다공성 나노입자 상에 균일하게 기능성 박막이 형성된다.
실험예1 : 진동 조건 하에서 CNT 상에서의 Al 2 O 3 원자층 증착
다공성 실린더(302) 내에 위치한 탄소나노튜브(CNT) 상에 Al2O3 박막 증착을 위해, 전구체로는 Trimethyl Aluminum(TMA), 산화제(반응체)로는 증류수를 사용하였다. 증착온도는 225°C이고 전구체 및 산화제는 상온에서 기화되었다.
퍼지 가스로는 질소(99.999%)가 사용되었고 유량은 1sccm이다.
원자층 증착을 위한 시퀀스는 퍼지 180초, TMA 주입 1초, 퍼지 180초, 기화된 증류수 주입 1초였다.
진동은 퍼지 기간 중 매 30초마다 2초, 전구체 및 증류수가 유입되는 각각 1초 동안 가해졌다. 진동원의 힘의 세기는 115N, 진동수는 143Hz이었다.
즉, 본 발명에 따르면, 소스가스가 유입되는 동안 및 퍼지 기간 중 적어도 일부의 시간 동안 챔버에 진동을 가하게 된다.
비교예1 : 진동을 가하지 않는 조건 하에서 CNT 상에서의 Al 2 O 3 원자층 증착
실험예1과 동일한 조건으로 공정을 수행하되, 진동을 가하지 않은 상태에서 CNT 상에 Al2O3 박막을 형성하였다.
도 5는 진동을 가했을 때의 CNT 상에서의 Al2O3증착 상태를 나타내는 투과전자현미경(TEM) 사진 및 정성적 분석에 따른 X-선 분광분석(EDS) 결과를 나타낸 것이다. 도 6은 진동을 가하지 않았을 때의, CNT 상에서의 Al2O3증착을 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 6에 도시된 바와 같이, 진동을 가하는 경우 일정 간격으로 분산된 증착이 이루어지는 것을 확인할 수 있다.
실험예2 : 진동 조건 하에서 Carbon 나노입자 상에서의 Al 2 O 3 원자층 증착
다공성 실린더(302) 내에 위치한 탄소 나노입자 상에 Al2O3 박막 증착을 위해, 전구체로는 Trimethyl Aluminum(TMA), 산화제(반응체)로는 증류수를 사용하였다. 증착온도는 225°C이고 전구체 및 산화제는 상온에서 기화되었다.
퍼지 가스로는 질소(99.999%)가 사용되었고 유량은 1sccm이다.
원자층 증착을 위한 시퀀스는 퍼지 180초, TMA 주입 1초, 퍼지 180초, 기화된 증류수 주입 1초였다.
진동은 퍼지 기간 중 매 30초마다 2초, 전구체 및 증류수가 유입되는 각각 1초 동안 가해졌다. 진동원의 힘의 세기는 115N, 진동수는 143Hz이었다.
비교예2 : 진동을 가하지 않는 조건 하에서 Carbon 나노입자 상에서의 Al 2 O 3 원자층 증착
실험예2와 동일한 조건으로 공정을 수행하되, 진동을 가하지 않은 상태에서 탄소 나노입자 상에 Al2O3 박막을 형성하였다.
도 7은 진동을 가했을 때의 탄소 나노입자 상에서의 Al2O3증착 상태를 나타내는 투과전자현미경(TEM) 사진 및 정성적 분석에 따른 X-선 분광분석(EDS) 결과를 나타낸 것이다. 도 8은 진동을 가하지 않았을 때의, 탄소 나노입자 상에서의 Al2O3증착을 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 진동을 가하는 경우 일정 간격으로 분산된 증착이 이루어지는 것을 확인할 수 있다.
상기한 본 발명의 바람직한 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대해 통상의 지식을 가진 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (6)

  1. 진동을 이용한 원자층 증착 장치로서,
    진공 상태가 유지되는 챔버;
    상기 챔버 내에 위치하며, 박막이 증착되는 다공성 나노입자를 포함하는 다공성 실린더-상기 다공성 실린더는 상기 박막 형성을 위한 전구체 및 반응체의 소스가스는 통과시키고 상기 다공성 나노입자의 유출을 방지하는 사이즈의 기공을 가짐-; 및
    상기 챔버에 진동을 가하는 진동자를 포함하되,
    상기 진동자는 상기 챔버 내에 위치한 상기 다공성 실린더를 진동시키며,
    상기 소스가스를 상기 챔버 내에 공급하기 위한 소스가스 공급부와 상기 챔버 사이에 배치되는 제1 밸로우즈 및 상기 챔버를 진공 상태로 유지하기 위한 펌프와 상기 챔버 사이에 배치되는 제2 밸로우즈를 더 포함하는 원자층 증착 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2 밸로우즈 및 상기 챔버 사이에 배치되어 상기 다공성 실린더에 포함된 다공성 나노입자가 상기 펌프로 유입되는 것을 방지하는 다공성 가스켓을 더포함하는 원자층 증착 장치.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 진동자는 퍼지 기간 중 미리 설정된 시간 동안 상기 챔버에 진동을 가하며, 소스가스 유입 기간 동안 상기 챔버에 진동을 가하는 원자층 증착 장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 다공성 나노입자는 나노입자 분말인 원자층 증착 장치.
  6. 제1항에 따른 장치를 이용하여 다공성 나노입자에 원자층을 증착하는 방법으로서,
    상기 챔버 내의 다공성 실린더에 다공성 나노입자를 충진하는 단계;
    상기 챔버를 진공 상태로 유지시키는 단계;
    상기 챔버 내부로 전구체를 포함하는 소스가스를 유입하는 단계;
    상기 전구체의 흡착 이후 부산물을 제거하는 단계;
    상기 챔버 내부로 반응체를 포함하는 소스가스를 유입하는 단계;
    상기 전구체와 상기 반응체의 반응을 통해 다공성 나노입자 상에 박막을 형성하는 단계; 및
    상기 박막 형성 이후 부산물을 제거하는 단계를 포함하되,
    상기 소스가스의 유입 기간 동안 및 상기 부산물을 제거하는 퍼지 기간 중 적어도 일부의 시간 동안 상기 챔버에 진동을 가하며,
    상기 원자층 증착 장치는 상기 소스가스를 상기 챔버 내에 공급하기 위한 소스가스 공급부와 상기 챔버 사이에 배치되는 제1 밸로우즈 및 상기 챔버를 진공 상태로 유지하기 위한 펌프와 상기 챔버 사이에 배치되는 제2 밸로우즈를 포함하는 것을 특징으로 하는 원자층 증착 방법.
KR20130006388A 2013-01-21 2013-01-21 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법 KR101491893B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130006388A KR101491893B1 (ko) 2013-01-21 2013-01-21 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR20130006388A KR101491893B1 (ko) 2013-01-21 2013-01-21 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20140094121A KR20140094121A (ko) 2014-07-30
KR101491893B1 true KR101491893B1 (ko) 2015-02-11

Family

ID=51739957

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR20130006388A KR101491893B1 (ko) 2013-01-21 2013-01-21 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101491893B1 (ko)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3715502B1 (en) * 2019-03-29 2024-01-24 Picosun Oy Coating of 3-dimensional substrates

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5374405A (en) * 1991-07-12 1994-12-20 Inrad Rotating fluidized bed reactor with electromagnetic radiation source
US20090155590A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 Technische Universiteit Delft Method for Covering Particles, Especially a Battery Electrode Material Particles, and Particles Obtained with Such Method and a Battery Comprising Such Particle
KR20090072438A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 주성엔지니어링(주) 증착 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5374405A (en) * 1991-07-12 1994-12-20 Inrad Rotating fluidized bed reactor with electromagnetic radiation source
US20090155590A1 (en) * 2007-12-12 2009-06-18 Technische Universiteit Delft Method for Covering Particles, Especially a Battery Electrode Material Particles, and Particles Obtained with Such Method and a Battery Comprising Such Particle
KR20090072438A (ko) * 2007-12-28 2009-07-02 주성엔지니어링(주) 증착 원료 공급 장치 및 이를 구비하는 박막 증착 시스템

Also Published As

Publication number Publication date
KR20140094121A (ko) 2014-07-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Mackus et al. Atomic layer deposition of Pd and Pt nanoparticles for catalysis: on the mechanisms of nanoparticle formation
KR101418143B1 (ko) 기상 증착 반응기 및 박막 형성 방법
KR101541361B1 (ko) 나노코팅 입자 제조를 위한 유동층 원자층 증착 장치
CN108474134A (zh) 一种制备二维材料的方法
US20120213947A1 (en) Depositing thin layer of material on permeable substrate
US20070037370A1 (en) Method and apparatus for high-efficiency synthesis of carbon nanostructure, and carbon nanostructure
EP2850222A1 (en) Powder particle coating using atomic layer deposition cartridge
CN102812155B (zh) 包含金属的复合材料
US11124871B2 (en) Fluidized bed reactor adapted for the production of biphased systems
Yazdani et al. Modeling and optimization of atomic layer deposition processes on vertically aligned carbon nanotubes
US8057686B2 (en) Nanotube separation methods
Ozgit‐Akgun et al. Template‐Based Synthesis of Aluminum Nitride Hollow Nanofibers Via Plasma‐Enhanced Atomic Layer Deposition
JP2008230957A (ja) カーボンナノチューブ膜構造体及びその製造方法
US20140037853A1 (en) Depositing thin layer of material on permeable substrate
Haider et al. Fabrication of AlN/BN bishell hollow nanofibers by electrospinning and atomic layer deposition
US9643847B2 (en) Method for growth of vertically aligned carbon nanotubes on diamond substrates
KR101491893B1 (ko) 진동을 이용한 원자층 증착 장치 및 방법
Yang et al. Ultrathin molybdenum disulfide (MoS2) film obtained in atomic layer deposition: A mini-review
US8507030B2 (en) Method of fabricating metal oxide film on carbon nanotube and method of fabricating carbon nanotube transistor using the same
KR20140109234A (ko) 분산을 이용한 원자층 증착 장치
Kwon et al. Postsynthetic modification strategies to improve polycrystalline metal-organic framework membranes
Foroughi-Abari et al. Atomic layer deposition for nanotechnology
KR102111754B1 (ko) 주석 칼코게나이드 2차원 박막의 제조 방법
KR20200069922A (ko) 연료전지용 촉매 제조 방법, 및 제조 장치
CN103938180A (zh) 一种厚度可控的纳米碳膜的制备

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
FPAY Annual fee payment

Payment date: 20180108

Year of fee payment: 4

FPAY Annual fee payment

Payment date: 20190201

Year of fee payment: 5