KR101497811B1

KR101497811B1 - 성막 방법

Info

Publication number: KR101497811B1
Application number: KR1020130074205A
Authority: KR
Inventors: 에이지 후치타; 야스토시 이리야마
Original assignee: 유겐가이샤 후치타 나노 기켄; 고쿠리츠 다이가쿠 호우징 나고야 다이가쿠
Priority date: 2012-06-28
Filing date: 2013-06-27
Publication date: 2015-03-02
Also published as: US20140004260A1; US9034438B2; JP6002888B2; KR20140003336A; JP2014009368A

Abstract

간소한 구성에서 보다 용이하게, 비교적 큰 입자 지름의 미립자를 기재 상에 퇴적시킬 수 있는 성막 방법을 제공한다. 본 발명의 일실시 형태에 따른 방법은, 모재의 표면에, 상기 모재보다 대전하기 쉬운 피복층이 형성된 미립자를 밀폐 용기에 수용하고, 상기 밀폐 용기에 가스를 도입함으로써, 상기 미립자의 에어로졸을 생성하고, 상기 밀폐 용기에 접속된 선단부에 노즐을 갖는 반송관을 통하여, 상기 미립자를 상기 반송관의 내면과의 마찰로 대전시키고, 상기 밀폐 용기보다 저압력으로 유지되는 성막실에 상기 에어로졸을 반송하고, 상기 노즐로부터 상기 에어로졸을 분사하여, 상기 성막실에 수용된 기재 상에 대전한 상기 미립자를 퇴적시킨다.

Description

성막 방법{DEPOSITION METHOD}

본 발명은, 에어로졸화 가스 데포지션법(Deposition)을 이용한 성막 방법에 관한 것이다.

에어로졸화 가스 데포지션법은, 에어로졸화 용기에 수용된 재료 미립자(에어로졸 재료)를, 가스에 의해서 휘감아 올려서 에어로졸화하고, 에어로졸화 용기 안과 성막실 안과의 압력 차이에 의한 가스흐름에 의해서 반송하여, 기재에 충돌시켜 퇴적시키는 성막 방법이다.

에어로졸화 가스 데포지션법으로 성막이 가능한 재료 미립자의 평균 입자 지름은, 일반적으로는 0.5 ㎛ 정도가 최적이라고 생각되고 있기에, 이 입경 부근의 분말을 이용하여 성막이 실시되고 있다. 한편, 재료 미립자의 입자 지름이 이것보다 큰 경우에, 막의 치밀성이나 밀착성(密着性)은 한층 더 높아지는 것으로 생각되고 있으나, 안정적으로 성막하는데 어려움이 있다.

한편, 아래와 같은 특허 문헌 1에는, 플라스마 조사나 마이크로파 조사에 의해서 표면이 활성화된 미립자를 에어로졸화하여 기재에 분사하는 방법이 기재되어 있다. 이와 같이, 미립자에 어떠한 에너지를 부여하는 것으로, 미립자 표면에 불순물의 흡착 등에 의한 불활성면의 존재를 없앨 수 있고, 이로 인하여 구조물의 형성(形成)을 조장할 수 있다는 것이다.

또한, 아래와 같은 특허 문헌 2에는, 에어로졸을 이온화하는 수단과, 에어로졸의 이온과 반대 부호의 바이어스 전압을 기재에 인가하는 수단을 가지는 에어로졸 데포지션 장치가 기재되어 있다. 에어로졸을 이온화하는 수단으로는, 불평등 전계를 형성하는 고전압 장치나 마그네트론이 예시되고 있다. 상기 구성에 의한 소정의 농도의 에어로졸이 기판에 충돌하므로, 보다 많은 미립자를 기판에 부착할 수 있다고 한다.

특개 2005－36255호 공보 특개 2005－290462호 공보

그러나, 특허 문헌 1 및 특허 문헌 2에 기재한 구성에서, 가스 데포지션 장치에 플라즈마 발생 기구, 또는 고전압 발생장치를 장비시킬 필요가 있으므로, 장치 구성이 대형화/복잡화해지는 문제가 있다. 또한, 장치의 제어도 복잡해지고, 제어해야 할 파라미터가 많아, 최적조건으로 안정하게 성막하는 것이 곤란해질 것으로 예상된다.

이상과 같은 사정에 비추어, 본 발명의 목적은, 간소한 구성으로 보다 용이하게 비교적 큰 입자 지름의 미립자를 기재 위에 퇴적(堆積)시킬 수 있는 성막 방법을 제공하는 것에 있다.

상기 목적을 달성하기 위해서,

본 발명의 하나의 형태에 따른 성막 방법은, 모재의 표면에, 상기 모재보다 반송(搬送) 경로의 재질에 대해 대전하기 쉬운 피복층이 형성된 미립자를 밀폐 용기에 수용하는 것을 포함한다.

상기 밀폐 용기에 가스를 도입하는 것에 의해서, 상기 미립자의 에어로졸이 생성된다.

상기 밀폐 용기에 접속된 선단부(先端部)에 노즐을 갖는 반송관을 통하여, 상기 미립자는 상기 반송관의 내면과의 마찰로 대전하면서, 상기 밀폐 용기보다 저압력으로 유지되는 성막실에 상기 에어로졸이 반송된다.

상기 에어로졸은 상기 노즐로부터 분사되어 상기 성막실에 수용된 기재 상에, 대전한 상기 미립자를 퇴적시킨다.

도 1은 본 발명의 일실시 형태에서 이용되는 에어로졸화 가스 데포지션 장치의 구성을 나타낸 개략도이다.
도 2는 상기 에어로졸화 가스 데포지션 장치의 동작을 설명하는 개략도이다.

본 발명의 일실시 형태에 따른 성막 방법은, 모재의 표면에, 상기 모재보다 반송 경로의 재질에 대하여 대전하기 쉬운 피복층이 형성된 미립자를 밀폐 용기에 수용하는 것을 포함한다. 상기 밀폐 용기에 가스를 도입하는 것에 의해서, 상기 미립자의 에어로졸이 생성된다. 상기 밀폐 용기에 접속된 선단부에 노즐을 갖는 반송관을 통하여, 상기 미립자는 상기 반송관의 내면과의 마찰로 대전하면서, 상기 밀폐 용기보다 저압력으로 유지되는 성막실에 상기 에어로졸이 반송(搬送)된다. 상기 에어로졸은 상기 노즐로부터 분사되어, 상기 성막실에 수용된 기재 상에, 대전한 상기 미립자를 퇴적시킨다.

상기 성막 방법은, 반송관에 의한 에어로졸의 반송 시에, 미립자와 반송 경로(노즐의 내면 및 반송관의 내면)와의 충돌에 의해, 미립자의 표면에 정전기를 발생시켜 대전한 미립자를 기재 상에 퇴적시킨다. 미립자의 대전량이 클수록 막의 치밀성이 높아지고, 성막 속도가 향상된다.

퇴적한 미립자의 잉여 전하는 성막실 내의 공간 안으로 방출되고, 방출 전하의 양에 따라 현저한 발광을 수반한다. 이러한 발광 현상은 주로 플라즈마에 유래하는 것으로, 전기의 양도체인 플라즈마를 개입시켜 성막실측으로부터 미립자에 전자가 공급됨으로써, 미립자 간의 결합이 높아져 밀착성이 향상된다. 이로 인하여, 비교적 큰 입자 지름의 미립자에서도 용이하게 막형성하는 것이 가능하다.

상기 성막 방법에 사용되는 미립자는, 모재의 표면에, 해당 모재보다 반송 경로의 재질에 대해 대전하기 쉬운 피복층이 형성되어 있다. 이것에 의해서 비교적 대전하기 어려운 모재의 미립자라도, 안정된 막형성이 가능해진다.

미립자로는, 상기 모재가 LiCoO₂, SrTiO₃, ZnO 등의 금속산화물로 구성되는 경우에, 상기 피복층은, 예를 들어, Nb, Ba, Sc, Ca 등으로 구성된다. 이것에 의해 LiCoO₂, SrTiO₃, ZnO 등의 금속산화물 박막을 안정하게 성막할 수 있다.

일실시 형태로서, 상기 노즐은 금속재료로 구성된다. 이 경우에, 미립자의 피복 층은, 노즐을 구성하는 금속재료보다 일함수가 작은 금속재료로 구성됨으로써, 미립자는 플러스 전하로 대전한다. 이와 같이, 일함수가 다른 금속재료로 노즐 및 피복층을 각각 구성함으로써, 미립자를 안정하게 대전시킬 수 있다.

미립자의 피복층의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 피복층은, 모재의 전(全) 표면을 피복하는 경우로 한정되지 않고, 모재의 표면의 적어도 일부분을 피복하는 것도 좋다. 피복층은, 예를 들면 10 nm 이상의 두께로 형성되는 것으로, 미립자의 대전 효과를 얻을 수 있다. 또한, 피복층은, 예를 들면 30 nm 이상의 두께로 형성되는 것으로, 성막 속도의 향상을 도모하면서, 안정한 성막을 확보할 수 있다.

이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시 형태를 설명한다.

도 1은, 본 발명의 일실시 형태에 따른 에어로졸화 가스 데포지션 장치 1(이하, AGD 장치 1)의 개략적 구성을 나타낸 도면이다.

상기 도면에 나타낸 바와 같이, AGD 장치 1은, 에어로졸화 용기 2(밀폐 용기), 성막 챔버 3(성막실), 배기계 4, 가스 공급계 5 및 반송관 6을 구비한다. 에어로졸화 용기 2와 성막 챔버 3은 각각 독립적 방(室)을 형성하고, 각 방의 내부 공간은 반송관 6에 의해서 상호적으로 접속되어 있다. 배기계 4는, 에어로졸화 용기 2와 성막 챔버 3에 접속되고, 가스 공급계 5는, 에어로졸화 용기 2에 접속되어 있다. 또한, 에어로졸화 용기 2에는 에어로졸 원료 P가 수용되며, 성막 챔버 3에는 기재 S가 수용되어 있다.

에어로졸화 용기 2는, 에어로졸 원료 P를 수용하며, 그 내부에 에어로졸이 생성된다. 에어로졸화 용기 2는, 접지 전위에 접속되고, 밀폐 가능한 구조를 갖으며, 또한, 에어로졸 원료 P를 출입하기 위한, 도시하지 않은 개부(蓋部)를 가진다. 에어로졸화 용기 2는, 배기계 4 및 가스 공급계 5에 접속되어 있다. AGD 장치 1은, 에어로졸 원료 P를 교반하기 위해서, 에어로졸화 용기 2를 진동시키는 진동 기구, 또는 에어로졸 원료 P를 탈기(수분 등의 제거)시키기 위해서, 가열하는 가열 수단이 설치되어 있어도 좋다.

성막 챔버 3은, 내부에 기재 S를 수용한다. 성막 챔버 3은 내부 압력을 유지하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 성막 챔버 3은, 배기계 4에 접속되어 있다. 또한, 성막 챔버 3에는, 기재 S를 보관 유지(保持)하기 위한 스테이지 7과, 스테이지 7을 이동시키기 위한 스테이지 구동 기구 8이 설치되고 있다. 스테이지 7은, 성막 전에 기재 S를 탈기 시키기 위해서, 기재 S를 가열하는 가열 수단을 가지고 있어도 좋다. 또한, 성막 챔버 3에는, 내부 압력을 지시하는 진공계가 설치되어도 좋다. 성막 챔버 3 및 스테이지 7은, 접지 전위에 접속되어 있다.

배기계 4는, 에어로졸화 용기 2 및 성막 챔버 3을 진공 배기한다. 배기계 4는, 진공 배관 9, 제1 밸브 10, 제2 밸브 11 및 진공펌프 12를 가진다. 진공펌프 12에 접속된 진공 배관 9는 분기(分岐)되어 에어로졸화 용기 2 및 성막 챔버 3에 접속되어 있다.

제1 밸브 10은, 진공 배관 9의 분기점과 에어로졸화 용기 2 사이의 진공 배관 9 상에 배치되어, 에어로졸화 용기 2의 진공 배기를 차단하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 제2 밸브 11은 진공 배관 9의 분기점과 성막 챔버 3의 사이의 진공 배관 9 상에 배치되어 성막 챔버 3의 진공 배기를 차단하는 것이 가능하도록 구성되어 있다. 진공 펌프 12의 구성은 특별히 한정되지 않으며, 복수의 펌프 유닛으로 구성되는 것도 좋다. 진공 펌프 12는, 예를 들면 직렬로 접속된 메커니컬 부스터(mechanical booster) 펌프와 로터리 펌프로 이용하는 것도 가능하다.

가스 공급계 5는, 에어로졸화 용기 2에, 에어로졸화 용기 2의 압력을 규정하고, 한편, 에어로졸을 형성하기 위한 캐리어 가스를 공급한다. 캐리어 가스로는, 예를 들어, N₂, Ar, He, O₂, 건조 공기(에어) 등이 이용된다.

가스 공급계 5는, 가스배관 13, 가스원 14, 제3 밸브 15, 가스 유량계 16 및 가스분출체 17을 갖는다. 가스원 14와 가스분출체 17은 가스배관 13에 의해서 상호적으로 접속되며, 가스배관 13 상에 제3 밸브 15 및 가스 유량 합계 16가 배치되어 있다. 가스원 14는, 예를 들어, 가스붐베(Bombe)이며, 캐리어 가스를 공급한다. 가스분출체 17은, 에어로졸화 용기 2 내에 배치되어 가스배관 13으로부터 공급된 캐리어 가스를 균일하게 분출하게 한다. 가스분출체 17은, 예를 들어, 가스분출 구(孔)가 다수 설치된 중공체도 가능하며, 에어로졸 원료 P로 피복된 위치에 배치됨으로써, 에어로졸 원료 P를 유효하게 휘감아 올려져 에어로졸화되는 것을 가능하게 한다. 가스 유량 합계 16은, 가스배관 13 내로 유통(流通)하는 캐리어 가스의 유량을 지시한다. 제3 밸브 15는, 가스배관 13 내로 유통하는 캐리어 가스의 유량을 조절하거나 또는 차단하는 것이 가능하도록 구성되어 있다.

반송관 6은, 에어로졸화 용기 2 내에 형성된 에어로졸을 성막 챔버 3내로 반송한다. 반송관 6의 일단은 에어로졸화 용기 2에 접속 된다. 반송관 6은, 타단에 설치된 노즐 18을 가진다.

노즐 18은, 소경의 환공, 또는 슬릿장의 개구를 가진다. 예를 들면, 노즐 18의 개구 지름에 의해서 에어로졸의 분출 속도를 규정할 수 있다. 노즐 18은, 기재 S에 대향하는 위치에 설치된다. 또한, 노즐 18은, 에어로졸의 기재 S에 대한 분출 거리, 또는 분출 각도를 규정하기 위해서 노즐 18의 위치 및 각도를 규정하는, 도시하지 않은 노즐 가동 기구에 접속되어 있다. 반송관 6 및 노즐 18은, 접지 전위에 접속된다.

노즐 18은, 예를 들면 스테인리스 등의 금속재료로 구성된다. 에어로졸이 통과하는 노즐 18의 통로 내면은, 초경(超硬) 재료로 피복 되어도 좋으며, 이것에 의해 에어로졸을 구성하는 미립자와의 충돌에 의한 마모를 억제하고, 내구성을 높이는 것도 가능하다. 상기 초경 재료로서는, 질화티탄(TiN), 탄화티탄(TiC), 탄화텅스텐(WC), 다이아몬드 라이크 카본(DLC) 등을 들 수 있다.

반송관 6의 내면은, 도전체로 형성되고 있다. 전형적으로는, 반송관 6은 스테인리스관 등의 직선적 금속관이 이용된다. 반송관 6의 길이, 내경은 적절하게 설정 가능하고, 예를 들면, 길이는 300 mm ~ 1000 mm, 내경은 4.5 mm ~ 24 mm이다.

노즐 18의 개구 형상은, 원형이라도 좋고 슬롯장이라도 좋다. 본 실시 형태에서는, 노즐 18의 개구 형상은 슬롯장이며, 그 길이가 폭의 10배 이상 및 1000배 이하의 크기를 가진다. 개구의 길이와 폭과의 비가 10배 미만인 경우, 노즐 내부에서 입자를 효과적으로 대전시키는 것이 곤란하다. 또한, 개구의 길이와 폭과의 비가 1000배를 넘으면, 입자의 대전 효율은 높일 수 있지만, 미립자의 분사량이 제한되어 성막율(rate)의 저하가 현저하다. 노즐 개구부의 길이와 폭과의 비는, 바람직하게는 20배 이상 및 800배 이하, 더욱더 바람직하게는, 30배 이상 및 400배 이하이다.

기재 S는, 글래스, 금속, 세라믹스, 실리콘 기판 등으로 구성된다. 상기 설명한 바와 같이, AGD법은 상온에서 성막이 가능하고, 또한, 화학적 프로세스를 거치지 않는 물리적 성막법이므로, 폭넓은 재료를 기재로서 선택할 수 있다. 또한, 기재 S는 평면적인 것에 한정되지 않고, 입체적인 것이라도 좋다.

AGD 장치 1은, 이상과 같이 구성된다. 덧붙여, AGD 장치 1의 구성은 상술한 것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 에어로졸화 용기 2에 접속된, 가스 공급계 5와는 별계통(別系統)의 가스 공급 기구를 마련하는 것도 가능하다. 상술한 구성에서는, 가스 공급계 5에 의해서 공급되는 캐리어 가스에 의해서, 에어로졸화 용기 2의 압력이 조정되는 것과 동시에, 에어로졸 원료 P를 휘감아 올려져 에어로졸이 형성된다. 덧붙여, 해당하는 별계통의 가스 공급 수단으로부터 압력 조절을 담당하는 가스를 별도 공급함으로써, 에어로졸의 형성 상태(형성량, 주로 휘감겨 올려지는 입자 지름 등)와는 독립적으로 에어로졸화 용기 2 내의 압력을 조절하는 것이 가능하다.

에어로졸 원료 P는, 에어로졸화 용기 2 내에서 에어로졸화되어 기재 S 상에 성막 된다. 에어로졸 원료 P는, 성막해야 할 재료의 미립자로 구성된다. 에어로졸 원료 P로는, 에어로졸의 반송 경로를 각각 구성하는 반송관 6의 내면과 노즐 18의 내면과의 충돌에 의해 대전하는 성질을 갖는 미립자가 이용된다.

이러한 미립자로는, 본 실시 형태에서, 모재의 표면에, 해당 모재보다 에어로졸의 반송 경로의 재질에 대해서 대전하기 쉬운 피복층이 형성된 미립자가 이용된다. 상기 모재는, 예를 들면 LiCoO₂, SrTiO₃, LiNiO₂, ZnO 등의 금속산화물로 구성된다. 상기 피복층은, 예를 들면 Nb, Ba, Sc, Ca 등의 금속, 혹은, NbOx, BaOx, CaOx, ScOx 등의 금속산화물로 구성되고, 모재의 종류에 따라 선택된다.

미립자에 부여되는 정전기의 극성은, 대전 열(列), 또는 일함수의 크기에 의해서 정해진다. 본 실시 형태에 있어서 피복층은, 노즐을 구성하는 금속재료보다 일함수가 작은 금속재료로 구성된다. 이 때문에, 미립자(에어로졸 원료 P)는 플러스 전하로 대전된다. 이와 같이, 일함수가 다른 금속재료로 노즐 및 피복층을 각각 구성하는 것에 의해서, 미립자를 안정하게 대전시킬 수 있다.

미립자의 피복층의 두께는 특별히 한정되지 않는다. 피복층은, 모재의 전(全)표면을 피복할 수 있는 두께로 형성되는 경우로 한정되는 것은 아니다. 피복층이 10 nm 이상의 두께로 형성됨으로써, 미립자의 대전 효과를 얻을 수 있다. 또한, 피복 층이, 30 nm이상의 두께로 형성됨으로써, 성막 속도의 향상을 도모하면서, 안정한 성막을 확보할 수 있다.

에어로졸 원료Ｐ의 입자 지름은 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 0.5 ㎛ 이상 및 10 ㎛ 이하의 평균 입자 지름(D₅₀)을 갖는 미립자가 적용가능하다.

이어서, 도 2를 참조하여, 본 실시 형태의 성막 방법에 대해 설명한다. 도 2는, AGD 장치 1의 동작을 설명하는 개략도이다. 이하, AGD 장치 1을 이용한 코발트산 리튬(LiCoO₂)의 성막 방법에 대해 설명한다.

에어로졸화 용기 2 내에 소정량의 에어로졸 원료 P(LiCoO₂ 분말)를 수용한다. 덧붙여, 사전에 에어로졸 원료 P를 가열하여 탈기 처리하여도 좋다. 또한, 에어로졸 원료 P가 수용되어 있는 상태에서 에어로졸 원료 P를 탈기 하기 위해서, 에어로졸화 용기 2를 가열해도 좋다. 에어로졸 원료 P를 탈기하는 것으로써, LiCoO₂ 미립자가 수분에 의해 응집하고, 또는, 박막에 불순물이 혼입되는 것을 방지할 수 있다.

다음으로, 배기계 4에 의해 에어로졸화 용기 2 및 성막 챔버 3을 진공 배기한다.

진공 펌프 12가 운전되고 있는 상태에서, 제1 밸브 10 및 제2 밸브 11을 개방하여 에어로졸화 용기 2와 성막 챔버 3을 충분히 압력이 저하될 때까지 진공 배기한다. 에어로졸화 용기 2가 충분히 감압되면, 제1 밸브 10을 폐지(閉止)한다. 덧붙여, 성막 챔버 3은, 성막 중에 진공 배기된다.

다음으로, 가스 공급계 5에 의해 에어로졸화 용기 2에 캐리어 가스를 도입한다.제3 밸브 15를 개방하고, 캐리어 가스를 가스 분출체 17로부터 에어로졸화 용기 2 내에 분출하게 한다. 에어로졸화 용기 2 내에 도입된 캐리어 가스에 의해, 에어로졸화 용기 2내의 압력은 상승 한다. 또한, 가스 분출체 17로부터 분출한 캐리어 가스에 의해서, 도 2에 나타낸 에어로졸 원료 P가 휘감겨 올려져셔, 에어로졸화 용기 내에서 부유하고, 캐리어 가스 중에 에어로졸원료 Ｐ가 분산된 에어로졸(도 2에서 A로 나타내었다)이 형성된다. 생성된 에어로졸은, 에어로졸화 용기 2와 성막 챔버 3의 압력 차이에 의해서 반송관 6에 유입되고, 노즐 18으로부터 분출된다. 제3 밸브 15의 개도(開度)를 조절하는 것으로써, 에어로졸화 용기 2와 성막 챔버 3의 압력 차이 및, 에어로졸의 형성 상태가 제어된다.

노즐 18로부터 분출된 에어로졸(도 2에서 A로 나타내었다)은, 에어로졸화 용기 2와 성막 챔버의 압력 차이, 및 노즐 18의 개구 지름에 의해서 규정되는 유속을 갖고, 분출된다. 이러한 에어로졸은, 기재 S의 표면, 또는 기성의 막상(膜上)에 도달하고, 에어로졸에 포함되는 에어로졸 원료Ｐ, 즉 미립자가 기재 S의 표면 또는 기성의 막상에 충돌한다.

기재 S를 이동시키는 것으로, 기재 S 상의 소정의 범위로 LiCoO₂ 박막(도 2에 F로 나타내었다)이 성막된다. 스테이지(stage) 7을 스테이지 구동 기구 8에 의해서 이동시키는 것으로, 노즐 18에 대한 기재 S의 상대 위치가 변화한다. 스테이지 7을, 기재 S의 피성막면(被成膜面)과 평행한 방향으로 이동시키는 것으로, 노즐 18의 개구 지름과 동일한 폭을 가지는 선상에 박막을 형성할 수 있다. 스테이지 7을 왕복시키는 것으로, 기성의 막상에 더 성막하는 것이 가능하고, 이것에 의해, 소정의 막두께의 LiCoO₂ 박막을 형성하는 것이 가능하다. 또한, 스테이지 7을 2차원적으로 이동시키는 것으로, 소정의 영역에 박막이 형성된다. 노즐 18의 기재 S의 피성막면에 대한 각도는 직각이어도 좋고, 경사지어(斜)도 좋다. 노즐 18을 피성막면에 대해서 사향(斜向)시키는 것으로, 성막 품질을 저하시키는 미립자의 응집체가 부착할 경우에, 그 부착물을 제거하는 것이 가능해진다.

본 실시 형태에 따른 성막 방법은, 에어로졸 A의 생성 시 및 반송관 6에 의한 에어로졸 A의 반송 시에 있어서, 원료 P를 구성하는 미립자들 간의 충돌, 또는 미립자와 반송관 6 및 노즐 18의 내면과의 충돌에 의해서 미립자의 표면에 정전기가 발생되고, 대전된 미립자를 기재 S상에 퇴적시킨다. 미립자의 대전량이 클수록 막의 치밀성이 높아지고, 성막 속도가 향상된다. 퇴적한 미립자의 잉여 전하는 성막실 내의 공간 중으로 방출되고, 방출 전하의 양에 따라서 현저한 발광을 수반한다. 이것에 의해서, 비교적 큰 입자의 미립자도 용이하게 막형성하는 것이 가능하다.

에어로졸의 생성 과정에서의 미립자의 대전 조작(操作)은, 에어로졸화 용기 2에 도입되는 캐리어 가스의 유속으로 제어된다. 미립자는, 캐리어 가스에 의해서 휘감아올려져 에어로졸화 된다. 이때, 가스의 유속이 클수록 용기 내벽, 혹은 미립자들 간의 충돌빈도가 높아져, 마찰에 의한 대전량이 증가한다. 본 실시 형태에서는 캐리어 가스의 유량을 3［SLM］이상으로 함으로써, 미립자의 대전 확률을 높이고, 안정한 성막을 실현한다.

[실시예]

(실시예 1)

표면의 적어도 일부를 두께 38 nm의 Nb막으로 피복한 평균 입자 지름 10 ㎛의 LiCoO₂분말을 에어로졸 재료로 제작했다. Nb코트의 LiCoO₂ 분말은, 주식회사 파우렉스(powrex) 제의 미립자 코팅 장치 "MP-01mini"를 사용하고, 코팅 두께를 컨트롤하면서 제작하였다. 코팅 조건은 하기와 같이 하였다.

［코팅 조건］

모액： 니오븀(V)펜타에톡사이드 (NIOBIUM PENTAETHOXIDE, 알드리치사제)

희석액： 무수에틸알콜(와코순약 또는 칸토 화학사 제품 99%)

모액：희석액=1：4(중량비)

분무 속도： 2 g/min

이상과 같이 제작된, Nb코트 LiCoO₂ 분말을 이용하고, SUS 박판 상에 이하의 조건으로 LiCoO₂막을 형성했다(실시예 1-1, 1-2, 1-3).

(실시예 1-1)

상기 Nb(38 nm) 코트 LiCoO₂ 분말 20 g을 알루미나 트레이에 넣고, 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 이후에, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기로, 상기 Nb 코트의 LiCoO₂ 분말을 옮겨 채우고, 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터(mantle heater)로 150 ℃ 가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여 3 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 31 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통하여 성막 챔버(압력 약 290 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서, 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층 성막했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막후 5 ㎛, 면적 10 mm × 10 mm의 흑갈색 계의 LiCoO₂막이 형성되었다. 막질(膜質)은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침(針)으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색(赤紫色)의 방전이 확인되었다.

(실시예 1－2)

상기 Nb(38 nm) 코트 LiCoO₂ 분말 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고, 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃ 가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여 6 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 51 kPa)의 LiCoO₂분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통하여 성막 챔버(압력 약 410 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s하고, 10 mm × 10 mm의 면적을 50층으로 적층 성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막두께(膜厚) 13 ㎛, 면적 10 mm × 10 mm의 흑갈색 계의 LiCoO₂막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 1－3)

상기 Nb(38 nm) 코트 LiCoO₂ 분말 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 9 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 70 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통하여 성막 챔버(압력 약 530 Pa)안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s하고, 10 mm × 10 mm의 면적을 50층으로 적층 성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막두께 16 ㎛, 면적 10 mm × 10 mm의 흑갈색 계의 LiCoO₂막이 형성되었다. 휘감아 올린 유량에 비례하여 막두께가 증가하는 것이 확인되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 2)

표면의 적어도 일부를 두께 79 nm의 Nb막으로 피복한 평균 입자 지름 10 ㎛의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸 재료로 제작했다. Nb코트의 LiCoO₂ 분말은, 주식회사 파우렉스 제품의 미립자 코팅 장치 "MP-01mini"를 사용하여, 코팅 두께를 컨트롤하여 제작했다. 코팅 조건은 하기와 같이 하였다.

［코팅 조건］

모액： 니오븀(V)펜타에톡사이드(알드리치사제)

모액：희석액=1：4(중량비)

분무 속도： 2 g/min 이상으로 제작된 Nb코트 LiCoO₂ 분말을 이용하고, SUS 박판 상에, 이하의 조건으로 LiCoO₂막을 형성했다(실시예 2-1, 2-2, 2-3).

(실시예 2-1)

상기 Nb(79 nm)코트 LiCoO₂ 분말 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도에서 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여, 3 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 31 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통하여 성막 챔버(압력 약 290 Pa)안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서, 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층 성막했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막후 11 ㎛, 면적 10 mm × 10 mm의 흑갈색 계의 LiCoO₂막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 2－2)

상기 Nb(79 nm) 코트 LiCoO₂ 분말 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여, 6 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 53 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 400 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막후 28 ㎛, 면적 10 mm × 10 mm의 흑갈색 계의 LiCoO₂막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 2-3)

상기 Nb(79 nm) 코트 LiCoO₂ 분말 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃ 가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N2) 가스를 유량계로 조절하여, 9 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 71 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 530 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막후 35 ㎛, 면적 10 mm × 10 mm의 흑갈색 계의 LiCoO₂막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 3)

표면의 적어도 일부를 두께 38 nm의 Nb막으로 피복한 평균 입자 지름 10 ㎛의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸 재료로 제작했다. Nb코트의 LiCoO₂ 분말은, 주식회사 파우렉스 제품의 미립자 코팅 장치 "MP-01mini"를 사용하고, 코팅 두께를 컨트롤하여 제작했다. 코팅 조건은 하기와 같이 하였다.

［코팅 조건］

모액： 니오븀(V)펜타에톡사이드(알드리치사 제품)

희석액： 무수에틸알콜(와코순약 또는, 칸토 화학사 제품 99%)

모액 : 희석액=1：8(중량비)

분무 속도： 2 g/min 이상으로 제작된 Nb코트 LiCoO₂ 분말을 이용하고, SUS 박판상에, 이하의 조건으로 LiCoO₂막을 형성했다.

상기 Nb(38 nm) 코트 LiCoO₂ 분말 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 LiCoO₂ 분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다.

분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃ 가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 아르곤(Ar) 가스를 유량계로 조절하여, 5 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 46 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 10 mm × 0.23 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 280 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm ×8 mm의 면적을 20층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 15도, 성막 시간은 약 3분으로 했다.

그 결과, 막후 3 ㎛, 면적 10 mm ×8 mm의 흑갈색 계의 LiCoO₂ 막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 청백의 방전이 확인되었다.

(실시예 4)

표면의 적어도 일부를 두께 20 nm의 Nb막으로 피복한 평균 입자 지름 10 ㎛의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸 재료로 제작했다. Nb코트의 LiCoO₂ 분말은, 주식회사 파우렉스 제품의 미립자 코팅 장치 "MP-01mini"를 사용하고, 코팅 두께를 컨트롤하여 제작했다. 코팅 조건은 하기와 같이 하였다.

［코팅 조건］

모액： 니오븀(V)펜타에톡사이드(알드리치사 제품)

모액： 희석액=1：8(중량비)

분무 속도： 2 g/min 이상으로 제작된 Nb코트 LiCoO₂분말을 이용하고, SUS 박판상에, 이하의 조건으로 LiCoO₂ 막을 형성했다.

상기 Nb(20 nm) 코트 LiCoO₂ 분말 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 아르곤(Ar) 가스를 유량계로 조절하여, 5 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 46 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 10 mm x 0.23 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 280 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 8 mm의 면적을 40층의 적층성막했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 15도, 성막 시간은 약 6분으로 했다.

그 결과, 막후 0.9 ㎛, 면적 10 mm ×8 mm의 흑갈색 계의 LiCoO₂ 막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한 성막 중에 청백의 방전이 확인되었다.

(실시예 5)

표면의 적어도 일부를 두께 10 nm의 Nb막으로 피복한 평균 입자 지름 10 ㎛의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸 재료를 제작했다. Nb코트의 LiCoO₂ 분말은, 주식회사 파우렉스 제품의 미립자 코팅 장치 "MP-01mini"를 사용하고, 코팅 두께를 컨트롤하여 제작했다. 코팅 조건은 하기와 같이 하였다.

［코팅 조건］

모액： 니오븀(V)펜타에톡사이드(알드리치사 제품)

모액： 희석액=1：8(중량비)

분무 속도： 2g/min 이상으로 제작된 Nb코트 LiCoO₂ 분말을 이용하고, SUS 박판 상에, 이하의 조건으로 LiCoO₂막을 형성했다.

상기 Nb(10 nm) 코트 LiCoO₂ 분말 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 아르곤(Ar) 가스를 유량계로 조절하여, 5 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 46 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 10 mm × 0.23 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 280 Pa)안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm)상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 8 mm의 면적을 40층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 15도, 성막 시간은 약 6분으로 했다.

그 결과, 막후 0.3 ㎛, 면적 10 mm × 8 mm의 흑갈색 계의 LiCoO₂막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한 성막 중에 청백의 방전이 희미하게 확인되었다.

실시예 1~5의 성막 조건 및 결과를 표 1에 정리하여 나타내었다.

실시예	1-1	1-2	1-3	2-1	2-2	2-3	3	4	5
사용원료 분말	LiCoO₂(평균입경 10㎛)			LiCoO₂(평균입경 10㎛)			LiCoO₂(평균입경 10㎛)
사용원료 분말	Nb 38 nm 코팅분말			Nb 79 nm 코팅분말			Nb38nm	Nb20nm	Nb10 nm
막두께 (㎛)	5	13	16	11	28	35	3	0.9	0.3
적층횟수 (Pass)	50	50	50	50	50	50	20	40	40
용기압력 (kPa)	31	51	70	31	53	71	46	46	46
가스종류	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	Ar	Ar	Ar
권상 가스유량(SLM)	3	6	9	3	6	9	5	5	5
분말건조 온도(℃)	300	300	300	300	300	300	300	300	300
용기가열온도(℃)	150	150	150	150	150	150	150	150	150
분말의 충전량(g)	20	20	20	20	20	20	20	20	20
노즐갭(mm)	10	10	10	10	10	10	10	10	10
스테이지 이동속도 (m/s)	1	1	1	1	1	1	1	1	1
성막범위	10mm× 10mm	10mm× 10mm	10mm× 10mm	10mm× 10mm	10mm× 10mm	10mm× 10mm	10mm× 8mm	10mm× 8 mm	10mm× 8 mm
사용노즐	5mm폭	5mm폭	5mm폭	5mm폭	5mm폭	5mm폭	10mm폭	10mm폭	10mm폭
노즐의 기울기	30도	30도	30도	30도	30도	30도	15도	15도	15도
기재	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판

실시예 1, 2에서 나타낸 바와 같이, 에어로졸화 용기 안에 도입되는 휘감아올리기 위한 용도의 가스의 유량 증가에 따라서, 성막되는 LiCoO₂막의 막두께가 증가하는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 1, 2 또는. 실시예 3~5에 나타낸 것처럼, LiCoO₂ 분말의 표면에 형성된 Nb 막의 두께가 증가됨에 따라 성막되는 LiCoO₂ 막의 막두께가 증가하는 것이 확인되었다.

상기로부터, 휘감아올리기 위한 가스 유량 및 Nb 코트 두께는, 반송관 및 노즐을 통과하는 과정으로 미립자 분말의 대전을 촉진하고, 그 결과, 성막되는 LiCoO₂의 후막화(厚膜化)를 실현하는 것이 가능해졌다. 또한, Nb코트의 두께를 20 nm이상으로 하는 것으로, 안정한 성막을 실현할 수 있는 것이 확인되었다.

(비교예 1-1)

Nb코트를 실시하지 않은 LiCoO₂ 분말(평균 입자 지름 10 ㎛) 50 g을 알루미나 트레이에 넣고, 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 82 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 290 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(슬라이드글래스, 두께 1.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 4 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 200층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 12 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 기재 상에 성막할 수 없는 것이 확인되었다. 또한, 기재 표면이 깍여져 있어, 에어로졸과의 충돌에 의하는 것이라고 생각할 수 있다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 1-2)

Nb코트를 실시하지 않은 LiCoO₂ 분말(평균 입자 지름 10 ㎛) 50 g을 글래스제 에어로졸화 용기에 넣어 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃ 가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여, 8 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 98 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 240 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(슬라이드글래스, 두께 1.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 5 mm/s로서 5 mm × 15 mm의 면적을 900층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 45분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 기재 위에 성막할 수 없는 것이 확인되었다. 또한, 기재 표면은 약 20 ㎛ 깎여져 있어, 에어로졸과의 충돌에 의하는 것이라고 생각할 수 있다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 1-3)

Nb코트를 실시하지 않은 LiCoO₂ 분말(평균 입자 지름 10 ㎛) 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N2) 가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 82 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 290 Pa)안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 기재 상에 성막할 수 없는 것이 확인되었다. 또한, 기재 표면은 깎여져 있어, 에어로졸과의 충돌에 의하는 것이라고 생각할 수 있다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 2-1)

Nb코트를 실시하지 않은 LiCoO₂ 분말(평균 입자 지름 5 ㎛) 60 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 LiCoO₂ 분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여, 2 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 24 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 170 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 기재 위에 성막할 수 없는 것이 확인되었다. 또한, 기재 표면은 깎여져 있어 에어로졸과의 충돌에 의하는 것이라고 생각할 수 있다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 2－2)

Nb코트를 실시하지 않은 LiCoO₂ 분말(평균 입자 지름 5㎛) 60 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여, 3 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 31 kPa)의 LiCoO₂분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 230 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 기재 위에 성막할 수 없는 것이 확인되었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 2-3)

Nb코트를 실시하지 않은 LiCoO₂ 분말(평균 입자 지름 5 ㎛) 60 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1 시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 LiCoO₂분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여, 4 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 38 kPa)의 LiCoO₂ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 270 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

(비교예 3-1)

Nb코트를 실시하지 않은 LiCoO₂ 분말(평균 입자 지름 5 ㎛)을 3시간 밀링처리(mill)하여 획득한 분쇄분 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 LiCoO₂ 분쇄분을 옮겨서 채우고, 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 2 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 24 kPa)의 LiCoO₂ 분쇄분을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 170 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층 성막했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

(비교예 3－2)

Nb코트를 실시하지 않은 LiCoO₂분말(평균 입자 지름 5 ㎛)을 3시간 밀링처리해 얻을 수 있던 분쇄분 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1 시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 LiCoO₂ 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 3 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 30 kPa)의 LiCoO₂ 분쇄분을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 230 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다.

기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 기재 위에 성막할 수 없는 것이 확인되었다. 또한, 기재 표면은 깎여져 있고, 이는 에어로졸과의 충돌에 의하는 것이라고 생각할 수 있다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 3-3)

Nb코트를 실시하지 않은 LiCoO₂ 분말(평균 입자 지름 5 ㎛)을 3시간 밀링 처리하여 얻은 분쇄분 20 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 300 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 LiCoO₂ 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 4 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 38 kPa)의 LiCoO₂ 분쇄분을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 5 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 270 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(SUS 박판, 두께 0.1 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 10 mm × 10 mm의 면적을 50층의 적층 성막했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 기재 위에 성막할 수 없는 것이 확인되었다. 또한, 기재 표면은 깎여져 있으며, 이는 에어로졸과의 충돌에 의하는 것이라고 생각할 수 있다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

상기 각 비교예의 성막 조건 및 결과를 표 2에 정리하여 나타내었다.

비교예	1-1	1-2	1-3	2-1	2-2	2-3	3	4	5
사용원료 분말	LiCoO₂(평균입경10 ㎛)			LiCoO₂(평균입경5㎛)			좌기 5 ㎛ 분쇄분
사용원료 분말	코팅 없음
막두께 (㎛)	막없음	막없음	막없음	막없음	막없음	막없음	막없음	막없음	막없음
적층횟수 (Pass)	200	900	50	50	50	50	50	50	50
용기압력 (kPa)	82	98	82	24	31	38	24	30	38
가스종류	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂
권상 가스유량 (SLM)	7	8	7	2	3	4	2	3	4
밀링처리시간(H)	-	-	-	-	-	-	3	3	3
분말건조온도(℃)	300	-	300	300	300	300	300	300	300
용기가열온도(℃)	150	150	150	150	150	150	150	150	150
분말의 충전량(g)	50	50	20	60	60	60	20	20	20
노즐갭 (mm)	12	15	10	10	10	10	10	10	10
스테이지 이동속도 (m/s)	4	5	1	1	1	1	1	1	1
성막범위	5mm×20 mm	5mm×15 mm	10mm×10 mm	10mm×10 mm	10mm×10mm	10mm×10mm	10m× 10 mm	10m× 10mm	10mm×10mm
사용노즐	5mm폭	5mm폭	5mm폭	5mm폭	5mm폭	5mm폭	5mm폭	5mm폭	5mm폭
노즐의 기울기	30도	30도	30도	30도	30도	30도	30도	30도	30도
기재	슬라이드 글래스	슬라이드 글래스	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판	SUS 박판

표 2에 나타낸 것처럼, 상기 각 비교예의 조건에서는, Nb코트가 없는 LiCoO₂ 분말에서는 성막이 불가능했다. 또한, LiCoO₂ 분말을 미세화(微細化)하여도 성막은 불가능했다. 그 이유는, Nb코트가 없는 미립자 분말에서는 반송관 및 노즐 안을 통과하는 과정에서 대전이 생성되지 않았기 때문인 것으로 추측된다.

(실시예 6)

표면의 적어도 일부를 두께 20 nm의 Nb막으로 피복한 평균 입자 지름 0.8 ㎛의 SrTiO₃분말을 에어로졸 재료로 제작했다. Nb코트의 SrTiO₃분말은, 주식회사 파우렉스 제품의 미립자 코팅 장치 "MP-01mini"를 사용하고, 코팅 두께를 컨트롤하여 제작했다. 코팅 조건은 이하 대로 했다.

［코팅 조건］

모액：니오븀(V)펜타에톡사이드(알드리치사 제품)

희석액：무수에틸알콜(와코순약 또는 칸토 화학사 제품 99%)

모액：희석액=1：8(중량비)

분무 속도： 2 g/min 이상으로 제작된 Nb코트 SrTiO₃ 분말을 이용하고, 기재(석영, 실리콘 웨이퍼) 상에, 이하의 조건으로 SrTiO₃막을 형성했다(실시예 6-1, 6-2, 6-3, 6-4).

(실시예 6-1)

상기 Nb(20 nm) 코트 SrTiO₃ 분말 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 500 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 SrTiO₃분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 3 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 23 kPa)의 Nb코트 SrTiO₃ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 320 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(석영판, 두께 0.5 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로 하고, 30mm × 50 mm의 면적을 6층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 5분으로 했다.

그 결과, 막후 3 ㎛, 면적 30 mm × 50 mm의 SrTiO₃ 막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 6-2)

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 3 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 23 kPa)의 Nb코트 SrTiO₃ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 320 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로 하고, 30 mm × 50 mm의 면적을 6층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 5분으로 했다.

그 결과, 막두께 2 ㎛, 면적 30 mm × 50 mm의 SrTiO₃막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 6-3)

상기 Nb(20 nm) 코트 SrTiO₃ 분말 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 500 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Nb코트의 SrTiO₃분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 3 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 23 kPa)의 Nb코트 SrTiO₃ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 320 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 50 mm의 면적을 12층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 10분으로 했다. 그 결과, 막후 4 ㎛, 면적 30 mm × 50 mm의 SrTiO₃막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 6-4)

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 3 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 23 kPa)의 Nb코트 SrTiO₃ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 320 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 50 mm의 면적을 20 층의 적층 성막했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막후 5 ㎛, 면적 30 mm × 50 mm의 SrTiO₃ 막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

실시예 (6－1)~(6－4)의 성막 조건 및 결과를 표 3에 정리해 나타내 보인다.

실시예	6-1	6-2	6-3	6-4
사용원료 분말	SrTiO₃(평균입경 8 ㎛)
사용원료 분말	Nb20nm 코팅 분말
막두께(㎛)	3	2	4	5
적층횟수(Pass)	6	6	12	20
용기압력(kPa)	23	23	23	23
가스종류	N₂	N₂	N₂	N₂
권상 가스유량(SLM)	3	3	3	3
분말건조온도(℃)	500	500	500	500
용기가열온도(℃)	150	150	150	150
분말의 충전량(g)	50	50	50	50
노즐갭(mm)	15	15	15	15
스테이지 이동속도 (m/s)	1	1	1	1
성막범위	30 mm ×50 mm	30 mm ×50 mm	30 mm ×50 mm	30 mm ×50 mm
사용노즐	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭
노즐 기울기	30도	30도	30도	30도
기재	석영	si 웨이퍼	si 웨이퍼	si 웨이퍼

표 3에 나타낸 바와 같이, Nb코트 SrTiO₃ 분말을 이용하여 SrTiO₃막을 안정하게 성막할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 실시예 (6-2)~(6-4)에 나타낸 바와 같이, 적층 횟수를 증가시킴에 따라 SrTiO₃ 막의 두께가 증가하는 것이 확인되었다.

(비교예 4-1)

Nb코트를 실시하지 않은 SrTiO₃ 분말(평균 입자 지름 0.8 ㎛) 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 500 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 SrTiO₃분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 8 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 29 kPa)의 SrTiO₃ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 410 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로 하고, 30 mm ×30 mm의 면적을 60층의 적층 성막했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 30분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 안정한 성막을 하지 못하고, 그 두께는 0.1 ㎛ 미만인 것이 확인되었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 4-2)

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 8 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 29 kPa)의 SrTiO₃ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 410 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(슬라이드글래스, 두께 1.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm ×30 mm의 면적을 60층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 30분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 안정한 성막을 할 수 없는(막두께 0.1 ㎛ 미만) 것이 확인되었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 4-3)

Nb코트를 실시하지 않은 SrTiO₃ 분말(평균 입자 지름 0.8 ㎛) 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 500 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 SrTiO₃분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃ 가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 27 kPa)의 SrTiO₃ 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 360 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(슬라이드글래스, 두께 1.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm ×30 mm의 면적을 600층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 300분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 안정한 성막을 할 수 없는(막후 0.1 ㎛ 미만) 것이 확인되었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 5-1)

Nb코트를 실시하지 않은 SrTiO₃ 분말(평균 입자 지름 0.8 ㎛)을 3시간 밀링 처리하여 얻은 분쇄분 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 500 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 SrTiO₃ 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 8 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 29 kPa)의 SrTiO₃ 분쇄분을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 410 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm ×30 mm의 면적을 60층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 30분으로 했다.

(비교예 5-2)

Nb코트를 실시하지 않은 SrTiO₃ 분말(평균 입자 지름 0.8 ㎛)을 3시간 밀링처리하여 얻은 분쇄분 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 500 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 SrTiO₃ 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 8 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 29 kPa)의 SrTiO₃ 분쇄분을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 410 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(슬라이드글래스, 두께 1.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm ×30 mm의 면적을 180층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 90분으로 했다.

(비교예 6－1)

Nb(20 nm) 코트 SrTiO₃ 분말(평균 입자 지름 0.8 ㎛) 3시간 밀링처리하여 얻은 분쇄분 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 500 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 5 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 22 kPa)의 SrTiO₃ 분쇄분을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 320 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 50 mm의 면적을 10층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 9분으로 했다.

그 결과, 막후 6 ㎛의 SrTiO₃막이 형성되었지만, 기재와의 밀착력이 약하고, 기재로부터 막이 박리하기가 쉬웠다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 6-2)

Nb(20 nm) 코트 SrTiO₃ 분말(평균 입자 지름 0.8 ㎛) 3시간 밀링 처리하여 얻은 분쇄분 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 500 ℃ 도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 27 kPa)의 SrTiO₃ 분쇄분을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 360 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 50 mm의 면적을 4층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 15 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 4분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 안정한 성막을 할 수 없는(막두께 0.1 ㎛ 미만)것이 확인되었다. 또한, 막의 밀도가 낮고, 압분체이었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

상기 각 비교예의 성막 조건 및 결과를 표 4에 정리하여 나타내었다.

비교예	4-1	4-2	4-3	5-1	5-2	6-1	6-2
사용원료 분말	SrTiO₃(평균입경0.8㎛)			좌기 0.8㎛의 분쇄 처리분		SrTiO₃(평균입경 0.8 ㎛
사용원료 분말	코팅없음					Nb 20 nm 코트분쇄분
막두께(㎛)	< 0.1	< 0.1	< 0.1	< 0.1	< 0.1	6(박리다수)	< 0.1
적적층횟수 (Pass)	60	60	600	60	180	10	4
용기압력 (kPa)	29	29	27	29	29	22	27
가스종류	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂
권상 가스유량(SLM)	8	8	7	8	8	5	7
밀링처리시간(H)	-	-	-	3 시간	3 시간	3 시간	3 시간
분말건조 온도(℃)	500	500	500	500	500	500	500
용기가열온도(℃)	150	150	150	150	150	150	150
분말의 충전량(g)	50	50	50	50	50	50	50
노즐갭 (mm)	15	15	15	15	15	15	15
스테이지 이동속도 (m/s)	1	1	5	1	1	1	1
성막범위	30mm×30mm	30mm×30mm	30mm×30mm	30mm×30mm	30mm×30mm	30mm×30mm	30mm×30 mm
사용노즐	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭
노즐의 기울기	30도	30도	30도	30도	30도	30도	30도
기재	Si 웨이퍼	슬라이드 글래스	슬라이드 글래스	Si 웨이퍼	슬라이드 글래스	Si 웨이퍼	Si 웨이퍼

표 4에 나타낸 것처럼, 상기 각 비교예의 조건에서는, Nb코트가 없는 SrTiO₃ 분말로는 안정한 성막이 불가능했다. 또한, Nb코트 SrTiO₃ 분말을 미세화하여도, 밀착력이 높고 치밀한 막은 얻을 수 없었다. 그 이유는, Nb코트가 없는(또는, 대부분 없는) 미립자 분말에서는 반송관 및 노즐 안을 통과하는 과정으로 대전이 생기지 않았기 때문인 것으로 추측된다.

(실시예 7)

표면의 적어도 일부를 두께 30 nm의 Ba막으로 피복한 평균 입자 지름 11.7 ㎛의 ZnO분말을 에어로졸 재료로 제작했다. Ba코트의 ZnO 분말은, 주식회사 파우렉스 제품의 미립자 코팅 장치 "MP-01mini"를 사용하여, 코팅 두께를 컨트롤하여 제작했다. 코팅 조건은 이하대로 하였다.

［코팅 조건］

모액： 바륨이소프로폭사이드(Barium Isopropoxide, 알드리치사 제품)

모액： 희석액=1：8(중량비)

분무 속도： 2 g/min 이상으로 제작된 Ba코트 ZnO 분말을 이용하고, 실리콘 웨이퍼 상에, 이하의 조건으로 ZnO 막을 형성했다(실시예 7-1, 7-2, 7-3).

(실시예 7－1)

상기 Ba(30 nm) 코트 ZnO 분말 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Ba코트의 ZnO 분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 5 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 22 kPa)의 Ba코트 ZnO 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 320 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 20 mm의 면적을 50층의 적층 성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막두께 2 ㎛, 면적 30 mm × 20 mm의 ZnO 막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 7-2)

상기 Ba(30 nm) 코트 ZnO 분말 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 Ba코트의 ZnO 분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 27 kPa)의 Ba코트 ZnO 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 360 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 20 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막후 2.5 ㎛, 면적 30 mm × 20 mm의 ZnO막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

(실시예 7-3)

상기 Ba(30 nm) 코트 ZnO 분말 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 Ba 코트의 ZnO분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 8 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 29 kPa)의 Ba코트 ZnO 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 360 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 20 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 막후 3 ㎛, 면적 30 mm × 20 mm의 ZnO막이 형성되었다. 막질은 치밀하고, 기재와의 밀착력이 강한 막(예리한 금속침으로 문질러도 벗겨지지 않는 막)을 얻을 수 있었다. 또한, 성막 중에 적자색의 방전이 확인되었다.

실시예(7-1)~(7-3)의 성막 조건 및 결과를 표 5에 정리하여 나타내었다.

실시예	7-1	7-2	7-3
사용원료분말	ZnO(평균입경 11.7㎛)
사용원료분말	Ba30nm 코팅 분말
막두께(㎛)	2	2.5	3
적층횟수(Pass)	50	50	50
용기압력(kPa)	22	27	29
가스종류	N₂	N₂	N₂
권상 가스유량 (SLM)	5	7	8
분말건조온도(℃)	350	350	350
용기가열온도(℃)	150	150	150
분말의 충전량(g)	50	50	50
노즐갭(mm)	10	10	10
스테이지 이동속도(m/s)	1	1	1
성막범위	30mm×20mm	30mm×20mm	30mm×20mm
사용노즐	30mm폭	30mm폭	30mm폭
노즐의 기울기	30도	30도	30도
기재	si 웨이퍼	si 웨이퍼	si 웨이퍼

표 5에 나타낸 것처럼, Ba코트 ZnO 분말을 이용해 ZnO 막을 안정하게 성막할 수 있는 것이 확인되었다. 또한, 실시예(7-1)~(7-3)에 나타낸 바와 같이, 휘감아올리기 위한 용무의 가스 유량을 증가시킴에 따라서, ZnO막의 두께가 증가하는 것이 확인되었다.

(비교예 7)

Ba코트를 실시하지 않은 ZnO 분말(평균 입자 지름 0.6 ㎛) 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1 시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 ZnO 분말을 옮겨 채우고 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 8 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 40 kPa)의 ZnO 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 360 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 5 mm/s로서 30mm ×8 mm의 면적을 300층의 적층 성막했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 12 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 8분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 성막을 하지 못하고, 기재가 깎여져 있는 것이 확인되었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 8-1)

Ba코트를 실시하지 않은 ZnO 분말(평균 입자 지름 0.6 ㎛)을 3시간 밀링처리하여 얻은처리가루 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 ZnO분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 3 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 16 kPa)의 ZnO 가루를 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 170 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 5 m/s로서 30 mm × 8 mm의 면적을 300층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 12 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 8분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 성막이 이루어지지 못했고, 기재가 깎여진 (마이너스 1 ㎛) 것이 확인되었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 8-2)

Ba 코트를 실시하지 않은 ZnO 분말(평균 입자 지름 0.6 ㎛)을 3시간 밀링 처리하여 얻은 처리분말 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 ZnO분말을 옮겨 채우고 10 Pa 이하까지 진공 배기했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 2.5 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 72 kPa)의 ZnO 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 930 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 5 mm/s로서 30 mm ×8 mm의 면적을 1200층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 12 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 32분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 성막을 할 수 없는(막두께 0.1 ㎛ 미만) 것이 확인되었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 8-3)

Ba코트를 실시하지 않은 ZnO 분말(평균 입자 지름 0.6 ㎛)을 5시간 밀 처리하여 얻은 분쇄분 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 ZnO 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃ 가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 27 kPa)의 ZnO 분쇄분을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 370 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(슬라이드글래스, 두께 1.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 20 mm의 면적을 300층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 16 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 100분으로 했다.

(비교예 8-4)

Ba코트를 실시하지 않은 ZnO 분말(평균 입자 지름 0.6 ㎛)을 10시간 밀링 처리하여 얻은 분쇄분 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 ZnO 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa이하까지 진공 배기했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ )가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 27 kPa)의 ZnO 분쇄분을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 360 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 5 mm/s로서 30 mm ×30 mm의 면적을 1200층의 적층 성막했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 12 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 성막 시간은 약 120분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 성막을 할 수 없다(막두께 0.1 ㎛ 미만)것이 확인되었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 9)

Ba코트를 실시하지 않은 ZnO 분말(평균 입자 지름 2.2 ㎛) 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 상기 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa 이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다. 에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N₂) 가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 27 kPa)의 ZnO 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 360 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 20 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 17분으로 했다.

그 결과, 상기 조건에서는 성막을 할 수 없는(막두께 0.1 ㎛ 미만)것이 확인되었다. 성막 중, 방전은 확인할 수 없었다.

(비교예 10)

Ba코트를 실시하지 않은 ZnO 분말(평균 입자 지름 5.9 ㎛) 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 27 kPa)의 ZnO 분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 360 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 20 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 17분으로 했다.

(비교예 11)

Ba코트를 실시하지 않은 ZnO 분말(평균 입자 지름 11.7 ㎛) 50 g을 알루미나 트레이에 넣어 대기 중 350 ℃의 온도로 1시간 이상 가열 처리를 실시하였다. 그 후, 재빠르게 글래스제 에어로졸화 용기에, 그 분쇄분을 옮겨 채우고, 10 Pa이하까지 진공 배기했다. 분말의 탈기를 촉진하기 위한 목적으로, 에어로졸화 용기를 맨틀 히터에 의해 150 ℃가열했다.

에어로졸화 용기의 배기 밸브를 닫고, 휘감아 올리기 위한 용도의 질소(N ₂ ) 가스를 유량계로 조절하여, 7 L/min 공급했다. 에어로졸화 용기 안(압력 약 27 kPa)의 ZnO분말을 에어로졸화하고, 반송관 및 노즐(개구 30 mm × 0.3 mm)을 통과하여 성막 챔버(압력 약 360 Pa) 안의 스테이지에 장착된 기재(실리콘 웨이퍼, 두께 0.4 mm) 상에 분사, 퇴적시켰다. 기재의 이동 속도를 1 mm/s로서 30 mm × 20 mm의 면적을 50층의 적층성막 했다. 노즐 갭(노즐-기재 사이의 거리)은 10 mm, 기재에 대한 노즐의 기울기는 30도, 기재 성막 시간은 약 17분으로 했다.

상기 각 비교예의 성막 조건 및 결과를 표 6에 정리하여 나타내었다.

비교예	7	8-1	8-2	8-3	8-4	9	10	11
사용원료분말	ZnO (0.6㎛)	좌기 0.6 ㎛의 분쇄처리분				ZnO (2.2㎛)	ZnO (5.9㎛)	ZnO (11.7㎛)
사용원료분말	코팅없음
막두께(㎛)	막없음	막없음	< 0.1	< 0.1	< 0.1	< 0.1	< 0.1	< 0.1
적층횟수 (Pass)	300	300	1200	300	1200	50	50	50
용기압력 (kPa)	40	16	72	27	27	27	27	27
가스종류	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂	N₂
권상 가스유량 (SLM)	8	3	2.5	7	7	7	7	7
분말건조온도(℃)	-	3	3	5	10	-	-	-
용기가열온도(℃)	350	350	350	350	350	350	350	350
분말의 충전량(g)	150	-	-	150	-	150	150	150
노즐갭 (mm)	12	12	12	16	12	10	10	10
스테이지 이동속도 (m/s)	5	5	5	1	5	1	1	1
성막범위	30mm ×8mm	30mm ×8mm	30mm ×8mm	30mm ×20mm	30mm ×30mm	30mm ×20mm	30mm ×20mm	30mm ×20mm
사용노즐	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭	30mm폭
노즐의 기울기	30도	30도	30도	30도	30도	30도	30도	30도
기재	Si 웨이퍼	Si 웨이퍼	Si 웨이퍼	슬라이드 글래스	Si 웨이퍼	Si 웨이퍼	Si 웨이퍼	Si 웨이퍼

표 6에 나타낸 바와 같이, 상기 각 비교예의 조건에서는, Ba코트가 없는 ZnO 분말에서는 안정한 성막이 불가능했다. 그 이유는, Ba코트가 없는(또는, 대부분 없다) 미립자 분말에서는 반송관 및 노즐 안을 통과하는 과정으로 대전이 생기지 않기 때문인 것으로 추측된다.

이상, 본 발명의 실시 형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 이것으로 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상에 근거하여 여러 가지의 변경이 가능하다.

예를 들면, 상기의 실시 형태에서는, 재료 미립자 분말의 모재로서 LiCoO₂, SrTiO₃, ZnO 분말을 예로 들어 설명했지만, 이것에 한정되지 않고, 예를 들면 LiNiO₂ 분말 등이 이용되어도 좋다. 이 경우에, NB, Ba, Ca, Sc 등의 금속 또는 이러한 산화물을 코트의 원료 분말로 이용하고, 성막을 실시해도 괜찮다.

1: 에어로졸화 가스 데포지션 장치(AGD 장치)
2: 에어로졸화 용기
3: 성막 챔버
6: 반송관
18: 노즐
S: 기재

Claims

모재의 표면에, 상기 모재 보다 반송(搬送)경로의 재질에 대해 대전하기 쉬운 피복층이 형성된 미립자를 밀폐용기에 수용하고,
상기 밀폐 용기에 가스를 도입함으로써, 상기 미립자의 에어로졸을 생성하며,
상기 밀폐 용기에 연결된 선단부에 금속제의 노즐을 갖는 금속제의 반송관을 통해, 상기 미립자를 상기 반송관의 내면 및 상기 노즐의 내면과의 마찰로 대전하고, 상기 밀폐 용기 보다 저압으로 유지되는 성막실로 상기 에어로졸을 반송하고,
상기 노즐에서 상기 에어로졸을 분사하여, 상기 성막실에 수용된 기재 상에 대전된 상기 미립자를 퇴적시키는,
성막 방법.
제1항에 있어서,
상기 모재는, 금속산화물로 구성되고, 상기 피복층은, 금속재료로 구성되는,
성막 방법.
제1항 또는 제2항에 있어서,
상기 피복층은, 상기 노즐 보다 작은 일함수의 금속재료로 구성되는,
성막 방법.
제1항에 있어서,
상기 모재는, LiCoO₂, SrTiO₃및 ZnO 중 어느 하나로 구성되고,
상기 피복층은, Ｎｂ, Ｂａ, Ｃａ 및 Ｓｃ 중 어느 하나로 구성되는,
성막 방법.
제4항에 있어서,
상기 피복층은, 10 ｎｍ 이상의 두께로 형성되는,
성막 방법.