KR101110633B1 - 불소 함유 산화주석 박막 제조장치 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 FTO 박막 제조장치는, 스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법 또는 초음파 스프레이 분무법 중 하나의 방법으로 FTO 박막을 제조하는 장치에 있어서, FTO 프리커서(precursor) 액적이 기판과 평행하게 흐르며 상기 기판에 증착되도록, 일측에 상기 FTO 프리커서 액적이 분사되는 분사부가 구비되고 타측에 분사된 상기 FTO 프리커서 액적을 흡입하여 배기하는 배기부가 구비되어 있는 증착챔버를 포함한다.

FTO 박막, FTO 프리커서, 분사부, 배기부

Description

불소 함유 산화주석 박막 제조장치{Manufacturing Equipments of F-dopped Tin oxide film}

본 발명은 불소 함유 산화주석(불소 함유 산화주석을 FTO(F-doped Tin Oxide)라 이하 칭한다) 박막 제조장치에 관한 것으로서, 증착챔버의 일측에 상기 FTO 프리커서(precursor) 액적이 분사되는 분사부를 구비하고, 타측에 분사된 상기 FTO 프리커서 액적을 흡입하여 배기하는 배기부를 구비함으로써, 상기 FTO 프리커서 액적이 기판과 평행하게 흐르며 상기 기판에 균일하게 증착되도록 하는 FTO 박막 제조장치에 관한 것이다.

최근 FTO 박막 소재는 태양전지의 핵심 전극소재 및 IT 분야에서 중요한 소재로 부각되고 있다. 그 이유는 FTO 박막 소재가 투명하면서 전기를 잘 통할뿐만 아니라 다른 투명전도막과 달리 고온내열성이 강하고, 내화학성 및 내부식성이 뛰어나기 때문이다.

상기 FTO 박막은 스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법 또는 초음파 스프레이 분무법으로 코팅되는데, 종래 FTO 박막 제조장치는 도 1에 도시된 바와 같이 상부에서 하부로 FTO 프리커서를 수직분사하여 증착시키는 증착챔버를 적용하고 있 다.

도 1을 참조하여 종래 FTO 박막 제조장치에 대하여 보다 상세히 설명한다.

도 1을 참조하면, 종래 FTO 박막 제조장치(10)는 증착물질 성분의 전구체(프리커서; precursor)가 반응하여 양압을 발생시키는 반응조를 포함하며, 이러한 반응조는 기판 상부에 설치되어 FTO 프리커서를 수직분사하는 분사부(13, 14)와, 상기 반응조의 일부 영역에 설치되어 반응기 내부에서 미처 반응하지 못한 FTO 프리커서 및 반응 부산물을 흡입하여 국부적으로 양압을 발생시키는 배기부(15)를 포함한다.

상기 FTO 프리커서는 상기 반응조의 상부에서 분사되어 수직하강하면서 기판(17)에 증착된다. 이와 같이 분사부(13, 14)와 배기부(15)가 수직으로 대향되어 기판 상부에서 분사부(13, 14)를 통해 FTO 프리커서 용액이 분사되면 FTO 프리커서 액적이 기판에 도달하는 과정에서 용매의 증발, 유기물 분해, 결합수의 분해, 산화물 클러스터의 형성 등의 과정이 진행되고, 기판(17) 위로 공급되는 액적이 노즐과 기판(17) 사이의 공간에서 서로 충돌하여 성장하거나 부분적으로 반응이 미흡한 마이크론 크기의 입자들이 기판 위에 바로 충돌하여 기판 위로 떨어지는 경우가 발생한다. 따라서, 균일한 FTO 박막이 형성되기 어렵다.

도 2(a)는 종래 박막 제조장치를 이용하여 증착시킨 FTO 박막의 SEM 사진이고, 도 2(b)는 도 2(a)를 100배 확대한 사진이다. 도 2(a)에 도시된 바와 같이 종래 박막 제조장치에서 형성된 FTO 박막은 표면상에 분말입자가 상당량 형성되어 박막이 균질하지 않으며, 형성된 분말입자는 도 2(b)에 도시된 것과 같이 주변 결정 보다 상당히 크기가 크다.

이와 같이 FTO 박막에 주변 결정보다 훨씬 큰 분말입자가 생성되면, 전기적 물성이 저하되고, 막의 투광성이 일정하지 못한 문제점이 발생한다.

본 발명은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상압 분무법인 스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법 또는 초음파 스프레이 분무법 중 하나의 방법으로 FTO 박막을 형성하되, FTO 프리커서 액적이 기판과 평행하게 흐르며 상기 기판에 증착되도록, 일측에 상기 FTO 프리커서 액적이 분사되는 분사부가 구비되고 타측에 분사된 상기 FTO 프리커서 액적을 흡입하여 배기하는 배기부가 구비되는 증착챔버를 구비함으로써, 전기적 특성 및 물성이 향상된 FTO 박막을 비교적 간단한 장치를 이용하여 상압하에서 용이하게 형성할 수 있는 FTO 박막 제조장치를 제시한다.

본 발명에 따른 FTO 박막 제조장치는, 스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법 또는 초음파 스프레이 분무법 중 하나의 방법으로 FTO 박막을 제조하는 장치에 있어서, FTO 프리커서 액적이 기판과 평행하게 흐르며 상기 기판에 증착되도록, 일측에 상기 FTO 프리커서 액적이 분사되는 분사부가 구비되고 타측에 분사된 상기 FTO 프리커서 액적을 흡입하여 배기하는 배기부가 구비되어 있는 증착챔버를 포함한다.

바람직하게는, 상기 분사부와 상기 배기부는 대향되게 구비된다.

상기 분사부와 상기 배기부각 구비된 상기 증착챔버가 연속하여 두 개 이상 구비될 수도 있고, 상기 증착챔버에 이송된 기판이 인라인으로 연속코팅되도록 상기 분사부 및 상기 배기부 중 적어도 하나는 상기 증착챔버의 여러 영역에 구비되며, 상기 분사부 각각 또는 상기 배기부 각각은 서로 평행 또는 반평행하게 구비될 수도 있다.

바람직하게는, 상기 분사부는 상기 기판과 15~35cm 이격되어 설치된다.

바람직하게는, 상기 분사부는 슬릿(slit) 형태로 형성되며, 상기 슬릿의 변 중에서 긴 변(가로)은 상기 FTO 프리커서 액적이 도입되는 부분의 기판의 변보다 긴 것을 특징으로 하고, 상기 슬릿의 높이(세로)는 3~5mm이다.

바람직하게는, 상기 분사부는 홀(hole)로 형성되고, 상기 홀의 직경은 2~5 mm이며, 상기 분사부의 크기는 500 mm x 10 mm 이고, 상기 홀간 간격은 5~10 mm이다.

바람직하게는, 상기 증착챔버에는 상기 기판을 히팅하는 히터가 구비되고, 상기 히터는 상기 기판의 온도가 300~600℃를 유지하도록 가열한다. 상기 스프레이 코팅법, 상기 초음파 분무 코팅법 또는 상기 초음파 스프레이 분무법은 대기압하에서 수행되는 것이 바람직하다.

상기 FTO 박막장치는, 상기 증착챔버 전단에 설치되어, 상기 기판을 플라즈마로 전처리하거나 상기 기판상에 확산방지막을 형성하는 전처리 챔버 및 상기 증착챔버 후단에 설치되어, 상기 FTO 박막이 증착된 기판을 급냉하여 후처리하는 후처리 챔버를 더 포함하는 것이 바람직하다.

본 발명에 관한 이러한 장점들 그리고 그 밖의 장점들, 측면들 및 신규한 특징들은 이와 관련하여 예시된 실시예들의 세부사항들과 더불어, 다음의 상세한 설명 및 도면들로부터 더 완벽하게 이해될 수 있을 것이다.

스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법 또는 초음파 스프레이 분무법 중 하나의 방법으로 FTO 박막을 제조하는 장치에 있어서, FTO 프리커서 액적이 기판과 평행하게 흐르며 상기 기판에 증착되도록, 일측에 상기 FTO 프리커서 액적이 분사되는 분사부가 구비되고 타측에 분사된 상기 FTO 프리커서 액적을 흡입하여 배기하는 배기부가 구비되어 있는 증착챔버를 포함하는 FTO 박막 제조장치를 이용하여 박막 형성시 균일한 박막을 형성할 수 있다. 따라서, 간단한 장치를 이용하여 상압(대기압)에서 전기적 특성 및 물성이 향상된 FTO 박막을 형성할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면번호를 부여한다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FTO 박막 제조장치의 개략적 구성도이다.

도 3을 참조하면, FTO 박막 제조장치(300)는 전처리 챔버(310), 증착챔버(320) 및 후처리 챔버(330)를 포함한다.

상기 전처리 챔버(310)는 기판을 전처리하는 챔버로서, 전처리 챔버(310)에서 기판(315)이 플라즈마 표면처리되거나 핫플레이트 등의 가열수단에 의해 예열될 수 있다. 또한, 전처리 챔버(310)에서는 기판 상부에 확산방지막(barrier film)이 형성되는 등 소정의 전처리 과정이 수행된다.

기판으로 사용된 일반 유리는 300~600℃로 가열시, Na, K 등과 같은 불순물들이 기판 위로 확산되어 유리 기판의 표면을 손상시킬 수 있다. 따라서, FTO 박막 을 코팅하더라도 막 접착력과 막의 품질저하를 가져오므로, 유리기판과 FTO막 사이에 불순물 유입을 차단하는 확산방지막(Barrier layer)을 코팅하는 것이 바람직하다. 상기 확산방지막은 일반적으로 SiO₂와 TiO₂ 등과 같은 세라믹 막으로 형성된다. 하지만, 고품질 유리를 사용하는 경우나 Na, K 등의 불순물이 적은 유리 기판을 사용하는 경우(예, 보로실리케이트 glass)에는 확산방지막을 형성시키지 않을 수 있다.

이와 같이 전처리된 기판은 전처리 챔버(310) 후단의 증착챔버(320)로 이송된다. 상기 전처리 챔버(310)와 증착챔버(320) 사이에는 셔터 혹은 에어커텐(316)이 구비되어 양 챔버를 격리 밀폐시킬 수 있다.

상기 증착챔버(320) 일측에는 FTO 프리커서 소스부(321)에서 공급되는 FTO 프리커서 액적이 분사되는 분사부(322)가 구비되고 타측에는 상기 FTO 프리커서 중 미반응체나 반응 부산물 등이 흡입되어 배기되는 배기부(324)가 구비된다. 상기 분사부(322) 및 배기부(324)는 일반적으로 노즐형태로 형성되며 일체형 또는 분리형(착탈형)으로 구비될 수 있다.

상기 분사부(322)는 FTO 프리커스 액적을 미세하게 분사할 수 있으면 그 형태를 불문하나, 바람직한 분사부(322) 형태의 실시예가 도 4a 및 도 4b에 도시되어 있다. 도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 증착챔버에 구비된 슬릿형 노즐 분사부에 대한 개략도이며, 도 4b는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증착챔버에 구비된 홀형 분사부의 개략도이다.

도 4a와 같이 분사부(322)가 슬릿형 노즐(slit type nozzle; 322a)로 형성된 경우, FTO 프리커서 플로우(화살표로 표시됨)가 기판(325) 전체에 골고루 잘 흐를 수 있도록 상기 슬릿(322a)은 적어도 기판(325) 크기 이상으로 형성되어야 한다. 예컨대, 기판(325)이 직사각형인 경우, 분사부의 슬릿(322a)은 슬릿(322a)과 가장 인접하는 기판의 변보다 길게 형성되어야 하며, 기판(325)이 원형인 경우에는 기판의 직경보다 크게 형성되어야 한다. 예컨대, 기판(325)의 크기가 30cm x 30cm일 때, 슬릿의 크기는 10mm x 500mm인 경우로서, 기판(325)과 접하는 슬릿의 길이, 즉 폭(500mm)이 기판(325)의 변(30cm)보다 훨씬 길게 형성되는 것이 바람직하다.

도 4b와 같이 분사부(322)가 다수의 홀(hole; 322b)로 형성될 수도 있다. 이때, 상기 다수의 홀(322b)은 일렬로 형성될 수도 있고, 다층으로 형성될 수도 있다. 상기 홀(322b)의 크기, 홀(322b) 간격 및 기판(325)과 홀(322b) 간의 이격 거리 등은 균일한 박막형성에 큰 영향을 미친다.

바람직하게는, 분사부(322)의 크기가 500mm x 10mm인 경우, 홀(322b)의 직경은 2~5mm이고, 홀(322b) 간 간격은 5~10mm이며, 분사부(322)는 상기 기판(325)으로부터 15~35cm 이격된 위치에 구비되는 것이 좋다. 이러한 홀(322b) 타입으로 형성된 분사부(322)는 프리커서가 빠져나가기 전에 내부에 압력이 생기게 되는데 이로써 보다 미세하게 대면적 분사가 가능하게 된다.

분사부(322)에서 분사된 직후의 FTO 액적은 마이크로 사이즈의 액적으로서 분무와 동시에 기화 및 응축되어 매우 미세한 나노 입자를 형성하게 된다. 이 나노입자들은 기판(325)위로 이송되기 직전에 열분해과정을 거쳐서 완전히 수 nm 이하 로 나노클러스터가 된다.

상기와 같이 기판과 평행한 플로우를 형성하는 FTO 나노클러스트들은 기판과 접촉하여 핵 형성 및 성장 과정을 거쳐서 FTO 박막을 형성한다. 이러한 FTO 박막의 생성 과정은 파이로 졸(Pyro-sol) 원리 또는 상압 CVD(Chemical Vapor Deposition) 원리로 설명될 수 있다.

한편, FTO 프리커서를 기상으로 무화시켜 프리커서 플로우를 형성시키기 위하여 프리커서 소스부(321)에는 스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법, 초음파 스프레이 분무법에 적합한 별도의 장치가 연결될 수 있다.

상기 세 가지 코팅법은 널리 알려져 있는 방법이다. 간단히 살펴보면, 스프레이 코팅법은 미세한 노즐부를 통하여 외부의 가스가 팽창되어 나갈 때 액체를 끌어당기는 힘이 생겨 액상 프리커서를 마이크로 액적으로 분무시키는 방법이다.

초음파 분무법은 일반 초음파 가습기처럼 액상 전구체를 초음파 진동자로 진동시켜 무화시킨 후 단순히 캐리어 기체로 운반시켜서 코팅하는 방법이고, 초음파 스프레이 분무법은 초음파 진동자 부분을 스프레이 노즐처럼 변화시켜서 무화된 프리커서를 스프레이 원리에 의하여 분사시켜서 코팅하는 방법이다.

상기와 같은 방법에 의해 기판과 평행한 흐름을 형성시켜 기판상에 FTO 박막을 형성시, 종래 수직하강시 발생하는 열대류 문제, FTO 프리커서 냉각문제 등을 해결할 수 있고 균일한 FTO 막 형성이 가능하게 된다.

특히, 분사부(322)가 기판으로부터 15~35cm 정도 이격되어 구비되므로, FTO 프리커서가 기판(325)에 도달하는 동안 프리커서의 분해가 모두 끝나면서 박막이 형성된다. 따라서, 분사부(322)와 배기부(324) 사이에서 액적 흐름의 평행을 잘 조절하기만 하면 파티클 발생 문제가 거의 발생하지 않으므로, 본 발명에 따른 수평분사는 대면적 코팅에 매우 적합하다.

상기 분사부(322)를 통해 분사된 FTO 프리커서 액적 중 미반응 액적이나 반응 부산물 등은 배기부(324)에서 흡입되어 배출된다. 기판(325)과 수평으로 플로우를 형성하며 배기부(324)로 흡입되도록 하기 위하여 배기부(324)는 분사부(322)와 대향되게 구비되는 것이 바람직하다.

배기부(324)에서의 흡입력에 따라 상기 FTO 프리커서 플로우의 흐름 속도가 영향을 받으며, 반응부산물 등 불필요한 물질이 기판(325)상에 증착되지 않도록 배기부(324)의 흡입력을 적절히 조절하는 것이 중요하다. 증착 챔버(320)의 측면부에 부착된 분사부(322) 및 배기부(324)의 상호 의존 관계(분사-흡입(석션) 관계)를 통하여 FTO 프리커서 액적이 기판(325)에 평행하게 흐르며 접촉이 이루어지게 되므로, 분무량, 배기량, 석션량 등을 조절하여 FTO 증착조건들을 다양하게 변화 시킬 수 있다.

이러한 증착조건 변화로 FTO 박막의 두께 및 이를 형성하는 결정의 크기 등이 달라질 수 있으며, FTO 박막 소재를 적용하고자 하는 애플리케이션(application)에 따라 공정조건을 적절하게 조절하여 원하는 FTO 박막을 형성할 수 있다.

상기 증착챔버(320)에는 별도의 히터가 기판(325) 상부에 구비될 수 있다. 이때, 균일한 FTO 박막 증착을 위해 기판(325)을 회전시키는 서셉터(미도시)를 설 치하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 분사부(322) 및 배기부(324)는 다수개 설치될 수도 있는데, 이에 대해 도 5를 참조하여 설명한다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 바와 같이, 분사부(322) 및 배기부(324)가 구비된 증착챔버(320)는 연속하여 두 개 구비될 수 있는데, 이때 두 영역에 구비된 분사부(322) 또는 배기부(324)는 도 5a와 같이 평행하게 구비될 수도 있고, 도 5b와 같이 반평행하게 구비될 수도 있다. 이때 증착챔버(320) 간에는 셔터나 가스 커텐(327)이 설치될 수 있다.

또한, 도 5c 및 도 5d에 도시된 바와 같이, 하나의 증착챔버(320) 내에 다수의 분사부(322) 영역과 배기부(324) 영역을 구비하여 기판이 인라인으로 연속 이송되어 연속코팅이 일어나게 할 수도 있다. 이때도 마찬가지로 각 분사부(322) 또는 배기부(324)는 서로 평행하거나 반평행하게 구비될 수 있다.

나아가, 도 5e에 도시된 바와 같이, 하나의 증착챔버(320)에 다수의 분사부(322) 영역과 배기부(324) 영역이 형성될 수 있고, 증착챔버(320) 내에서 기판이 인라인 연속이송되어 연속코팅되므로 분사부(322) 영역과 배기부(324) 영역이 반드시 대응되는 위치에 형성될 필요는 없으며, 배기부(324) 영역과 분사부(322) 영역의 갯수 또한 대응되지 않아도 된다.

상기와 같이 다수의 분사부(322) 및 배기부(324)가 설치되더라도 기판(325)은 연속하여 인라인으로 이송되기 때문에 기판(325) 전체적으로 동일한 박막조건이 조성되어 박막 균일성에 큰 영향을 미치지는 않는다.

상기 증착챔버(320)에서 FTO 박막이 형성된 기판(325)은 셔터 또는 커튼(326)을 통과하여 증착챔버(320) 후단의 후처리 챔버(330)로 이송된다. 후처리 챔버(330)에는 별도로 히터, 냉각장치, 강화 유리 혹은 열충격에 의한 파손방지를 제어하는 FTO 기판 급냉장치 등이 구비될 수 있다.

상기 박막 형성시 사용되는 기판은 주로 유리기판이며, 증착챔버(320)에서 화학적 반응이 일어나면서 불산(HF)이 생성되므로 불산에 내부식성이 있는 소재의 기판을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 기판에는 광학설계를 통하여 미리 다중막이 코팅되어 있을 수 있다.

실시예

1. 확산방지막 형성

일반적으로 확산방지막은 SiO₂와 TiO₂ 등과 같은 세라믹 막으로 형성되며, 본 발명의 실시예에서는 SiO₂ 확산방지막을 30~50nm 정도로 딥코팅과 스프레이 코팅법을 이용하여 형성시켰다. 작은 기판인 경우 딥 코팅법을 이용하고 큰 기판 및 곡면 기판인 경우 스프레이 코팅법을 이용하여 SiO₂ 확산방지막을 형성시켰다.

딥 코팅법에서는 실리카졸[에탄올(95%): Tetraethyl silicate: Nitric acid=90:11:0.5 (부피비)]을 제조하여 150 mm/min 속도로 딥 코팅한 후 300~400℃에서 5분간 열처리하여 SiO₂ 확산방지 막을 형성시켰다.

상기 확산방지막은 실란시약류(SiH₄, SiH₂Cl₂, Si(OC₂H₅)₂, 등)를 공기 중에서 혹은 산소분위기 중에서 300~600℃로 가열된 유리기판에 CVD 원리(스프레이)를 이용하여 간단히 성막시킬 수 있었다.

2. FTO 프리커서 용액 제조

FTO 프리커서 용액은 SnCl₄5H₂0를 3차 증류수에 녹여 0.68M이 되게 하고 F 도핑제로서 NH₄F를 에탄올 용매에 녹여 1.2M로 한 후 이 두 용액을 혼합 교반시키고, 필터링하여 제조하였다. 이때, 용매로 순수 물만을 사용할 수도 있고, 기타 다른 알콜류도 사용가능하다. 또한, 다양한 FTO막을 제조하기 위하여 상기 용액 조성 이외에도 알콜류, 에틸렌 글리콜(Ethylene glycol)를 부수적으로 첨가할 수 있다. F(불소) 도핑량을 조절하기 위하여 NH₄F의 양을 0.1~3.0M까지 변화시키거나 불산(HF)을 0~2M 첨가할 수도 있다.

3. 증착 및 후처리 조건

분사부(322)는 홀형태로 형성되고 분사부(322) 전체 크기는 500mm x 10mm이며, 각 홀의 직경은 2~5mm이고, 홀 간 간격은 5~10mm이며, 분사부(322)와 상기 기판의 거리는 15~35cm로 하여 증착환경을 조성하였다. 분무압력은 0~0.15Mp 조건으로 증착하였다.

후처리 챔버(330)에서의 운영조건은 표 1과 같다.

분무 압력 (MPa)	냉각 속도 (℃/ min)	3점 꺽임 강도 (MPa)
0.00	5.0	40
0.05	35.4	57
0.08	38.3	58
0.1	41.8	60
0.15	46.0	60

가열된 FTO 기판위로 0.1~10 ml/㎠?min의 조건으로 질소를 분사하고 하부 히터 부분은 가열을 유지하여 후처리한 경우 유리 기판의 강도가 약 5-20% 향상됨이 관찰되었다. 본 후처리 공정에 따라 급냉하면 FTO 유리가 열충격에 의해 파손되는 것을 방지하면서도 기판 강도를 향상시킬 수 있다.

4. 실험결과

전처리 챔버(310)에서 기판(315)상에 확산방지 막이 형성된 경우와 형성되지 않은 경우, FTO 박막 형성에 미치는 영향을 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6(a)는 확산방지막 상부에 형성된 FTO 박막에 대한 SEM(Scanning electron micrograph) 사진이고, 도 6(b)는 확산방지막이 형성되지 않은 기판(315)상에 형성된 FTO 박막에 대한 SEM 사진이다.

이들 도면을 비교해보면, 확산방지막없이 FTO 박막을 증착시키면 결정의 크기가 작을 뿐만 아니라 두께도 두꺼워짐을 확인할 수 있다. 이는 기판이 증착과정에서 가열되면 기판의 성분 중 Na, K 등과 같은 알칼리 성분이 박막으로 확산되기 때문이다. 이와 같이 FTO 박막을 구성하는 결정의 크기가 작고 막의 두께가 두꺼워지면 산란되는 빛의 양이 많아지고 전자흐름에 장애를 일으키므로 결국 FTO 박막의 물성이 저하되게 된다.

본 발명에 따라 분사부(322)와 배기부(324)를 기판(325)과 수평이 되게 설치한 증착챔버(320)에서 FTO 박막 형성시 도 2(b)와 달리 미스트가 거의 생성되지 않음을 확인할 수 있다(도 7 참조). 도 7은 본 발명에 따른 증착챔버(320)에서 형성된 FTO 박막의 SEM 사진으로서, 본 발명에 따라 박막 형성시 막의 큰 결함들을 줄여 막의 균일성 및 물성이 향상됨을 확인할 수 있다.

한편, 본 발명에 따라 FTO 박막 형성시 다양한 FTO 저항막이 구비된 유리를 제조할 수 있다. 도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 FTO 박막제조장치를 이용하여 형성한 박막의 면저항을 분무량에 따라 측정한 그래프로서, 분사부(322)에서의 분무량을 크게 할수록 면저항이 작아짐을 알 수 있다. 즉, 분무량이 많으면 FTO 박막의 두께가 두꺼워지므로 결국 면저항은 FTO 두께에 의존적임을 알 수 있다. 따라서, FTO 박막을 적용하고자 하는 제품에 따라 필요한 면저항에 맞추어 분무량을 조절하여 박막을 제조할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 FTO 박막 제조장치(300)를 이용하여 FTO 박막 형성시 기판 온도에 따라 막 특성이 달라지는데 이는 도 9를 통해 확인할 수 있다. 도 9를 참조하면, 온도가 증가할수록 결정성장 및 막 증착 속도가 빨라지므로 막 두께가 두꺼워지고 표면 모폴로지가 변함을 확인할 수 있다. 이와 같이, 막 두께가 달라지면 전기적 물성 및 막 투광성이 영향을 받게 되므로, FTO 박막을 적용하고자 하는 응용제품에서 요구하는 막 두께 및 표면 모폴로지에 맞추어 증착조건을 조절할 수 있다.

이상, 본 발명이 특정한 실시예들을 참조하여 설명되었지만, 본 발명의 사상 에서 벗어남이 없이, 다양한 변경이 이루어질 수 있고 또한 균등물들이 치환될 수 있다는 점은 당해 기술 분야에 숙련된 자들에게 이해될 것이다. 추가적으로, 본 발명의 사상에서 벗어남이 없이, 특정한 상황이나 물적 요건을 본 발명의 지침에 맞게 조절할 수 있도록 다양한 개조가 이루어질 수 있다. 따라서, 본 발명은 개시된 특정한 실시예에 한정되는 것이 아니며, 본 발명은 첨부된 특허청구범위의 사상 내에 들어오는 모든 실시예들을 포함한다.

도 1은 종래 FTO 박막 제조장치의 개략적 구성도이다.

도 2(a)는 종래 박막 제조장치에서 증착된 FTO 박막의 SEM 사진이고, 도 2(b)는 도 2(a)를 100배 확대한 사진이다.

도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 FTO 박막 제조장치의 개략적 구성도이다.

도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 슬릿형 노즐(slit type nozzle)의 분사부에 대한 개략적 도면이다.

도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 다수의 홀이 형성된 분사부 대한 개략적 도면이다.

도 5a 및 도 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 분사부 및 배기부가 구비된 증착챔버를 포함하는 FTO 박막장치의 개략적 구성도이다.

도 5c, 도 5d 및 도 5e는 본 발명의 일 실시예에 따른 하나의 증착챔버에 다수의 분사부 및 배기부가 형성된 FTO 박막장치의 개략적 구성도이다.

도 6(a)는 확산방지 막 상부에 형성된 FTO 박막에 대한 SEM 사진이고, 도 6(b)는 확산방지막이 형성되지 않은 기판상에 형성된 FTO 박막에 대한 SEM 사진이다.

도 7은 본 발명에 따른 증착챔버에서 형성된 FTO 박막의 SEM 사진이다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따라 분무량에 따른 면저항을 나타낸 그래프이다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따라 온도 변화에 따른 FTO 박막 두께 및 표면형태 변화를 보여주는 SEM 사진이다.

Claims (15)

1. 삭제
2. 삭제
3. 스프레이 코팅법, 초음파 분무 코팅법 또는 초음파 스프레이 분무법 중 하나의 방법으로 FTO 박막을 제조하는 장치에 있어서,

   FTO 프리커서 액적이 기판과 평행하게 흐르며 상기 기판에 증착되도록, 일측에 상기 FTO 프리커서 액적이 분사되는 분사부가 구비되고 타측에 분사된 상기 FTO 프리커서 액적을 흡입하여 배기하는 배기부가 구비되어 있는 증착챔버를 포함하고,

   상기 분사부와 상기 배기부는 대향되게 구비되며,

   상기 분사부와 상기 배기부가 구비된 상기 증착챔버가 연속하여 두 개 이상 구비된 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
4. 제 3항에 있어서,

   상기 증착챔버에 이송된 기판이 인라인으로 연속코팅되도록 상기 분사부 및 상기 배기부 중 하나이상이 상기 증착챔버의 복수 영역에 구비되며,

   상기 분사부 각각 또는 상기 배기부 각각은 서로 평행 또는 반평행하게 구비된 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
5. 제 3항에 있어서,

   상기 분사부 또는 배기부는 착탈가능한 노즐인 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
6. 제 3항에 있어서,

   상기 분사부는 상기 기판으로부터 15~35cm 이격된 위치에 구비되는 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
7. 제 3항에 있어서,

   상기 분사부는 슬릿(slit) 형태로 형성되며,

   상기 슬릿의 변 중에서 긴 변은 상기 슬릿과 가장 가까운 쪽의 기판의 변보다 긴 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
8. 제 7항에 있어서,

   상기 슬릿의 높이는 3~5mm인 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
9. 제 3항에 있어서,

   상기 분사부는 홀(hole) 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
10. 제 9항에 있어서,

    상기 홀의 직경은 2~5mm인 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
11. 제 9항에 있어서,

    상기 분사부의 크기는 500 mm x 10mm 이고, 상기 홀간 간격은 5~10mm인 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
12. 제 3항에 있어서,

    상기 증착챔버에는 상기 기판을 히팅하는 히터가 구비되고,

    상기 히터는 상기 기판이 300~600℃를 유지하도록 가열하는 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
13. 제 3항에 있어서,

    상기 스프레이 코팅법, 상기 초음파 분무 코팅법 또는 상기 초음파 스프레이 분무법은 대기압하에서 수행되는 것을 특징으로 하는 FTO 박막 제조장치.
14. 제 3항에 있어서,

    상기 증착챔버 전단에 설치되어, 상기 기판을 플라즈마로 전처리하거나 상기 기판상에 확산방지막을 형성하는 전처리 챔버를 더 포함하는 FTO 박막 제조장치.
15. 제 3항에 있어서,

    상기 증착챔버 후단에 설치되어, 상기 FTO가 증착된 기판을 급냉하여 후처리하는 후처리 챔버를 더 포함하는 FTO 박막 제조장치.

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