KR101792892B1 - 층 증착을 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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네덜란제 오르가니자티에 포오르 토에게파스트-나투우르베텐샤펠리즈크 온데르조에크 테엔오
비전 다이나믹스 홀딩 비.브이.
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Abstract

기판 표면 상의 층의 증착 방법이 제공된다. 상기 방법은 전구체 가스를 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하는 것, 주입된 전구체 가스의 일부를 증착 공간으로부터 배출시키는 것, 및 증착 공간 및 기판을 서로에 대하여 기판 표면의 면을 따라 배치시키는 것을 포함한다. 상기 방법은 제1 전극 및 제2 전극을 제공하는 것, 제1 전극 및 기판을 서로에 대하여 배치시키는 것, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 고-전압차를 발생시킴으로써 기판과 접촉시키기 위해 기판의 근처에서 플라즈마 방전을 발생시키는 것을 추가로 포함한다. 상기 방법은 플라즈마에 의해 표면을 패턴화하기 위해, 플라즈마 방전을 선택적으로 발생시키는 것을 포함한다. 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분은 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분과 선택적으로 중첩된다.

Description

층 증착을 위한 방법 및 장치 {METHOD AND DEVICE FOR LAYER DEPOSITION}
본 발명은 증착 장치, 예컨대 원자 층 증착 장치 또는 화학적 증기 증착 장치에 의한 표면 상의 원자 층 또는 화학적 증기 증착 층과 같은 층의 증착 방법에 관한 것이다. 본 발명은 또한 기판 표면 상의 층 증착, 예컨대 원자 층 증착 또는 화학적 증기 증착을 위한 증착 장치를 포함하는 기기에 관한 것이다. 본 발명은 추가로 발광 다이오드 또는 메조-규모 전자 소자의 제조 방법에 관한 것이다.
원자 층 증착은 표적 물질의 단일층의 증착을 위한 방법으로서 공지되어 있다. 화학적 증기 증착은 표적 물질의 후막 층의 증착을 위한 방법으로서 공지되어 있다. 원자 층 증착은, 이들이 적어도 두 개의 공정 단계들을 거친다는 점에서 화학적 증기 증착과 상이하다. 이러한 공정 단계의 제1 단계는 기판 표면 상에 전구체 가스를 적용하는 것을 포함한다. 이러한 공정 단계의 제2 단계는 표적 물질의 단일층을 형성하기 위한 전구체 물질의 반응을 포함한다. 원자 층 증착은 양호한 층 두께 제어를 가능하게 하는 이점을 갖는다. 따라서 공지된 방법 및 기기는 균일한 원자 층의 비선택적 증착(blanket deposition)을 위해 사용된다. 후막 층이 필요할 경우에, 화학적 증기 증착에 의한 비선택적 증착이 사용될 수 있다.
본 발명의 목적은 기판 표면 상의 원자 층 또는 화학적 증기 증착 층과 같은 층의 개선된 증착 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 증착 장치, 예컨대 원자 층 증착 장치 또는 화학적 증기 증착 장치에 의한 기판 표면 상의 원자 층 또는 화학적 증기 증착 층과 같은 층의 증착 방법을 제공하고, 상기 증착 장치는 전구체 공급구 및 전구체 배출구가 제공된 증착 공간을 포함하며, 사용 중인 증착 공간은 증착 장치 및 기판 표면에 의해 구획되고, 상기 방법은 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 가스를 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하는 것, 주입된 전구체 가스의 일부를 증착 공간으로부터 배출시키는 것, 및 증착 공간 및 기판을 서로에 대하여 기판 표면의 면을 따라 배치시키는 것을 포함하고, 상기 방법은 제1 전극 및 제2 전극을 제공하는 것, 제1 전극 및 기판을 서로에 대하여 배치시킨 다음, 바람직하게는 반복적으로, 제1 전극과 제2 전극 사이에 고-전압차를 발생시킴으로써 기판과 접촉시키기 위해 기판 근처에서 플라즈마 방전을 발생시키는 것을 추가로 포함하며, 여기서 상기 방법은 플라즈마에 의해 기판의 표면을 패턴화하기 위해, 시간 및/또는 위치에 있어서 선택적으로, 예를 들어 간헐적으로 플라즈마 방전을 발생시켜, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분이 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분과 선택적으로, 예를 들어 간헐적으로 중첩되도록 하는 것을 포함하고, 상기 방법은 기기의 베어링(bearing)-가스 주입기에 의해, 기기와 기판 표면 사이에 베어링 가스를 주입함으로써 가스-베어링 층을 형성하는 것을 추가로 포함한다. 한편으로는 플라즈마 방전에 의한 표면의 패턴화와, 또한 다른 한편으로는 층 증착의 이러한 조합에 의해, 플라즈마 처리가 층 증착 공정과 상호작용할 수 있기 때문에, 패턴화된 층이 달성될 수 있다. 공지된 방법을 사용할 경우에는, 패턴화된 층을 달성하기 위해 비선택적 증착 후에 달성된 층에서 추가의 공정 단계 (예를 들어, 리소그래피)를 수행할 필요가 있을 것이다.
플라즈마에 의해 접촉한, 예를 들어 처리된 기판의 일부분이 전구체 가스에 의해 접촉한, 예를 들어 처리된 기판의 일부분과 선택적으로 중첩된다는 것은, 예를 들면 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분이 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분보다 큰 표면적에 상응한다는 것을 의미할 수 있다. 별법으로 또는 부가적으로, 이는 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분이 기판 상에 존재하는 전구체 가스에 의해 간헐적으로, 즉 비연속적으로 접촉한 기판의 일부분을 횡단하고, 또한 그 내부에 존재하는 가상선을 따라 존재한다는 것을 의미할 수 있다. 선택적 중첩의 다른 방법 또한 가능하고, 이는 플라즈마에 의해 형성되는 패턴에 따라 좌우된다.
플라즈마 방전을 시간에 있어서 선택적으로 발생시킨다는 것은, 예를 들면 플라즈마를 시간에 있어서 비연속적으로 또는 간헐적으로 발생시킨다는 것을 의미할 수 있고, 그 동안에 제1 전극은 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분을 따라 배치, 예를 들어 이동한다. 플라즈마 방전을 위치에 있어서 선택적으로 발생시킨다는 것은, 예를 들면 플라즈마를 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분을 따라 제1 구역의 수준에서 발생시키고, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분을 따라 다른 제2 구역에서는 발생시키지 않는다는 것을 의미할 수 있다. 제2 구역은 제1 구역 내에 내장될 수 있거나, 또는 그 반대의 경우도 가능하다.
임의적으로, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분을 따라, 교호적으로 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분이 존재함을 알 것이다. 이러한 방식으로 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분은 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분과 선택적으로, 예를 들어 교호적으로 또는 간헐적으로 중첩될 수 있다. 그러므로, 기판 표면의 패턴화는 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분 상에서 교호 원자 층 구조 또는 화학적 증기 증착 구조를 생성하는 것을 포함할 수 있다. 그러므로, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분을 횡단하고, 또한 그 내부에 존재하는 가상선을 따라, 원자 층 또는 화학적 증기 증착 층을 갖는 구역 및 그러한 층이 없는 구역이 교호적으로 발견될 수 있다.
바람직하게는, 증착 공간의 치수는 플라즈마의 치수를 초과한다. 이러한 방식으로, 패턴화가 가능해질 수 있다.
바람직하게는, 상기 방법은 주입된 전구체 가스를 기판 표면에 인접한 증착 공간으로 한정하는 것을 포함한다. 이러한 방식으로 증착 공간 외부의 오염이 실질적으로 방지될 수 있다.
상기 방법은 기기의 베어링-가스 주입기에 의해, 기기와 기판 표면 사이에 베어링 가스를 주입함으로써 가스-베어링 층을 형성하는 단계를 포함한다. 그러나, 상기 단계가 생략된 경우에도, 유용한 방법이 달성된다. 이러한 가스-베어링 층은 다수의 이점을 제공할 수 있음이 실험적으로 밝혀졌다. 가스-베어링 층 (가스 베어링이라고도 함)은 원자 층 증착 장치와 기판 표면의 상대적으로 근접한 접근을 가능하게 할 수 있다. 사용 중에, 증착 장치와 기판 표면 사이의 최단거리는 100 마이크로미터 미만, 예를 들면 5 내지 25 마이크로미터의 범위일 수 있다. 근접한 접근의 결과, 증착 공간의 외부에서 증착 장치와 기판 표면 사이의 간극은 증착 공간으로부터 표면을 따라서의 전구체 가스의 누출을 효과적으로 저지할 수 있다. 바람직하게는, 베어링-가스 주입기는 전구체 공급구로부터 이격되어 있다.
한 실시양태에서, 기판의 패턴화는 기판 상의 원자 층의 증착보다 선행되어, 층이 패턴화된 기판 상에 증착되도록 한다. 플라즈마 처리에 의해, 전구체 가스 물질에 대한 접착력의 차이가 초래될 수 있다. 그 결과, 전구체 가스는 플라즈마에 의해 처리된, 또는 처리되지 않은 표면의 부분에 우선적으로 부착된다.
한 실시양태에서, 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 가스를 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하는 것은 기판 근처에서의 플라즈마 방전 발생보다 선행되어, 플라즈마가 기판 상에의 원자 층 형성을 위해 또는 기판 상에 존재하는 전구체-가스 물질의 제거를 위해 기판 상에 존재하는 전구체-가스 물질과 반응하도록 한다. 상기 실시양태는 패턴화된 원자 층을 달성하기 위해, 플라즈마 처리가 원자 층 증착 공정과 상호작용할 수 있는 또 다른 방법에 관한 것이다. 임의적으로, 플라즈마는 전구체 가스 물질과 국부적으로 반응하도록 사용되어 패턴화된 원자 층을 달성할 수 있다. 임의적으로, 플라즈마는 이미 달성된 원자 층의 부분을 국부적으로 제거하도록 사용될 수 있다.
한 실시양태에서, 상기 방법은 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 큰 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 전극, 예를 들어 제1 전극의 제1 방전 부분과 제2 전극, 예를 들어 제2 전극의 제2 방전 부분 사이의 거리가 충분히 짧은 제1 위치에 배치시킴으로써 플라즈마 방전을 선택적으로 발생시키는 것, 및 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 큰 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 충분히 넓은 제2 위치에 배치시킴으로써 플라즈마 방전을 선택적으로 소멸시키는 것을 포함한다. 제1 전극을 배치시키는 이러한 방법은 통상의 매트릭스 인쇄기 헤드(matrix printer head) 및/또는 해머뱅크 인쇄기 헤드(hammerbank printer head)를 사용함으로써 실현될 수 있다. 그러나, 플라즈마가 또한 다른 방식으로도 선택적으로 발생될 수 있음은 명확할 수 있다.
바람직하게는, 제1 전극을 제2 전극에 대하여 배치시키는 것은 제1 전극에 기계적으로 커플링된 압전 액추에이터(actuator)를 포함하는 전극 포지셔너(positioner)에 의해 수행된다. 압전 액추에이터에 의해, 제1 전극의 배치에 있어서 비교적 높은 정확도가 달성될 수 있다. 이는 가스 베어링 층과 잘 조합된다. 가스-베어링 층은, 예를 들어 전형적으로 기판과 베어링-가스 주입기 사이의 거리에 있어서, 약간의, 예를 들어 5 마이크로미터의 변화를 가질 수 있다. 압전 액추에이터는 상기 변화 이내의 정확도를 가질 수 있다. 압전 액추에이터는, 사용 중에, 0.6 mm 내지 1.2 mm의 범위에 있는 제1 전극의 변위를 실현하도록 배열될 수 있다.
한 실시양태에서, 상기 방법은 제1 전극을 제1 위치로 이동시킬 때 제1 전극을 제2 전극으로 향하는 방향으로 이동시키는 것, 및 제1 전극을 제2 위치로 이동시킬 때 제1 전극을 제2 전극에서 멀어지는 방향으로 이동시키는 것을 포함한다.
한 실시양태에서, 상기 방법은 기판의 표면을 따라 제1 전극을 스캐닝(scanning)하는 것을 포함한다.
한 실시양태에서, 상기 방법은 복수 개의 제1 전극을 기판에 대하여 동시에 배치시키고 각각의 제1 전극을 제2 전극에 대하여 개별적으로 배치시키는 것을 포함한다.
한 실시양태에서, 상기 방법은 제1 전극 및 제2 전극을 기판의 표면을 따라 동기적으로 배치시키는 것을 포함할 수 있다. 이러한 배치 방법은 플라즈마 장치로서 통상의 잉크-젯 헤드(ink-jet head)를 사용함으로써 실현될 수 있다. 임의적으로, 전극 포지셔너는 증착 포지셔너에 의해 형성된다.
한 실시양태에서, 상기 방법은 제1 전극 및/또는 기판을 향하여 그 곳에서 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 공급하고/거나, 가스를 제1 전극 및/또는 기판으로부터 배출시키는 것을 포함한다.
한 실시양태에서, 상기 방법은 제1 전극과 기판 사이에 중간 구조체를 배열하는 것을 포함한다.
상기 방법은 임의적으로, 플라즈마 방전에 의해 표면을 선택적으로 에칭하고/거나, 플라즈마 방전에 의해, 예를 들어 중간 구조체에 의해 물질을 표면 상으로 선택적으로 증착시키고/거나, 플라즈마 방전에 의해 표면의 성질을 선택적으로 변화시키는 것, 예를 들면 표면의 성질을 소수성에서 친수성으로 변화시키는 것을 추가로 포함한다.
바람직하게는, 상기 방법은 본 발명에 따른 기기에 의해 수행된다.
본 발명의 목적은 기판의 표면 상의 원자 층 또는 화학적 증기 증착 층과 같은 층의 증착을 위한 개선된 기기를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 기판 표면 상의 층 증착, 예컨대 원자 층 증착 또는 화학적 증기 증착을 위한 증착 장치를 포함하는 기기를 제공하고, 상기 증착 장치는 전구체 공급구, 전구체 배출구, 및 사용 중에 증착 장치 및 기판 표면에 의해 구획되는 증착 공간을 포함하며, 여기서 상기 증착 장치는 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 가스를 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하도록 배열되고, 또한 주입된 전구체 가스의 적어도 일부를 증착 공간으로부터 전구체 배출구를 통해 배출시키도록 배열되고, 증착 공간 및 기판을 서로에 대하여 기판 표면의 면을 따라 배치시키기 위해 배열된 증착 포지셔너를 포함하고, 상기 기기는 제1 전극, 제2 전극, 및 고-전압원을 갖는 플라즈마 장치를 추가로 포함하고, 상기 플라즈마 장치는 제1 전극 및 기판의 상대적 배치를 위한 전극 포지셔너를 추가로 가지며, 바람직하게는 반복적으로, 고-전압원에 의해 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압차를 발생시킴으로써 기판 표면과 접촉시키기 위해 기판 근처에서 플라즈마 방전을 발생시키도록 배열되고, 여기서 상기 기기에 플라즈마에 의한 기판 표면의 패턴화를 위해 시간 및/또는 위치에 있어서 선택적으로, 예를 들어 간헐적으로 플라즈마 방전을 발생시키도록 전극 포지셔너 및/또는 고-전압원에 커플링된 기기 제어기가 제공되어, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분이 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분과 선택적으로, 예를 들어 간헐적으로 중첩되도록 하고, 상기 기기는 기기와 기판 표면 사이에 베어링 가스를 주입하도록 배열된 베어링 가스 주입기를 추가로 포함하고, 그에 따라 사용 중에 베어링 가스는 가스 베어링을 형성한다.
상기 기기는 한편으로는 플라즈마 방전에 의한 표면의 패턴화와, 또한 다른 한편으로는 층 증착의 조합된 공정을 가능하게 할 수 있다. 그 결과, 플라즈마 처리가 층 증착 공정과 상호작용할 수 있기 때문에 패턴화된 층이 달성될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마는 기판 상에 존재하는 전구체 가스 물질과 반응하여 원자 층이 되도록 사용될 수 있다. 공지된 기기를 사용할 경우에는, 패턴화된 층을 달성하기 위해 비선택적 증착 후에 달성된 층에서 추가의 공정 단계 (예를 들어, 리소그래피)를 수행할 필요가 있을 것이다.
상기 기기는 기기와 기판 표면 사이에 베어링 가스를 주입하도록 배열된 베어링 가스 주입기를 포함하고, 그에 따라 베어링 가스는 가스 베어링을 형성한다. 가스 베어링에 의해, 증착 포지셔너는 추가로 기판 표면의 면을 벗어난 전구체 공급구 및 기판의 상대적 배치를 위해 배열된다. 이러한 방식으로, 사용 중인 기기, 또는 기기에 의해 포함된 기기 헤드는 기판 상에서 부양될 수 있다. 베어링-가스 주입기는 전구체 공급구로부터 이격될 수 있다. 베어링 가스를 위한 이러한 이격된 주입기를 구비하는 것은 증착 공간에서의 다른 가스 압력, 예를 들어 전구체 가스 압력으로부터 독립적으로 가스-베어링 층에서의 압력의 제어를 가능하게 한다. 예를 들어, 사용 중에 전구체 가스 압력은 가스-베어링 층에서의 압력보다 낮을 수 있다. 이러한 방식으로 공정 조건은 더욱 최적화될 수 있다.
바람직하게는, 기판 및 증착 포지셔너에 의해 실현된 상대적 이동 방향에 대한 횡방향을 따라서, 증착 공간의 치수는 플라즈마의 치수를 초과한다.
바람직하게는, 원자 층 증착 장치에, 주입된 전구체 가스를 기판 표면에 인접한 증착 공간으로 한정하도록 배열된 한정 구조체가 제공된다. 가스 베어링이 한정 구조체를 형성할 수 있다.
바람직하게는, 제어는 전압차가 발생하는 시기 및 위치의 제어를 포함한다.
한 실시양태에서, 상기 기기는 기판 표면을 향해 원자 층 증착 장치에 사전인장력(prestressing force)을 인가하도록 배열될 수 있다. 상기 기기는 추가로 가스-베어링 층에서의 압력을 제어함으로써 사전인장력에 대응하도록 배열될 수 있다. 사용 중에, 사전인장력은 가스 베어링의 강성도를 증가시킨다. 이렇게 증가한 강성도는 기판 표면의 면을 벗어나는 원치않는 이동을 감소시킨다. 그 결과, 증착 장치는 기판 표면과의 접촉 없이, 기판 표면에 보다 근접하여 작동될 수 있다.
한 실시양태에서, 전극 포지셔너는 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 큰 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 전극, 예를 들어 제1 전극의 제1 방전 부분과 제2 전극, 예를 들어 제2 전극의 제2 방전 부분 사이의 거리가 충분히 짧은 제1 위치, 및 큰 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 충분히 넓은 제2 위치에 선택적으로 배치시키도록 배열된다. 이는 플라즈마를 선택적으로, 예를 들어 국부적으로 발생시키는 편리한 방법을 구성한다.
한 실시양태에서, 전극 포지셔너는 제1 전극을 제2 전극을 향하는 방향 및 제2 전극에서 멀어지는 방향으로 이동시키도록 배열된다.
한 실시양태에서, 제2 전극은 시트형 기판이 드럼(drum)과 제1 전극 사이에 위치할 수 있는 시트형 기판의 외부 표면 상의 드럼으로서 디자인되고, 반면에 전극 포지셔너는 제1 전극을 외부 표면에 대하여 정방향으로 이동시키도록 배열된다.
한 실시양태에서, 전극 포지셔너는 추가로 제1 전극을 기판의 표면을 따라 배치시키도록 배열된다.
한 실시양태에서, 플라즈마 장치는 하우징(housing)을 포함하며, 여기서 제1 전극은 하우징에 의해 적어도 부분적으로 둘러싸여 있고, 제1 전극은 하우징에 대하여 이동가능하다.
한 실시양태에서, 고전압원은, 바람직하게는 기기 제어기에 의해, 제1 전극과 제2 전극 사이의 큰 전압차를 조정하도록 배열된다.
한 실시양태에서, 플라즈마 장치는 복수 개의 제1 전극 및/또는 복수 개의 제2 전극을 포함한다. 바람직하게는, 전극 포지셔너는 각각의 제1 전극을 1개 이상의 제2 전극에 대하여 개별적으로 배치시키도록 배열된다. 바람직하게는, 전극 포지셔너는 각각의 제1 전극을 나머지 제1 전극에 대하여 개별적으로 배치시키도록 배열된다.
한 실시양태에서, 제1 전극은 고전압원에 전기 전도성 연결된, 매트릭스 인쇄기의 인쇄 헤드의 이동가능한 펜(pen)에 의해 형성된다.
한 실시양태에서, 제1 전극 및/또는 제2 전극은, 예를 들어 방전 부분에서의 레이저 증착 또는 어블레이션(ablation), 방전 부분에서의 특수한 결정 성장에 의해, 또는 방전 부분에서 탄소 나노튜브의 제공에 의해 나노-구조화 또는 마이크로-구조화된다.
한 실시양태에서, 전극 포지셔너는 추가로 제1 전극과 동기적으로 제2 전극을 배치시키도록 배열된다.
한 실시양태에서, 전극 포지셔너는 제1 전극을 기판에 대하여 배치시키기 위해 제1 전극에 기계적으로 커플링된 압전 액추에이터를 포함한다. 압전 액추에이터에 의해, 제1 전극의 배치에 있어서 비교적 높은 정확도가 달성될 수 있다. 또한, 제1 전극이, 그의 외부 표면의 적어도 일부분에, 예를 들어 제1 전극의 방전 부분에 또는 그 근처에 추가의 전기 전도성 코팅이 임의로 제공된, 압전 액추에이터에 의해 형성될 수 있음을 알 것이다.
한 실시양태에서, 제1 및 제2 전극은 기계적으로 커플링된다.
한 실시양태에서, 고전압원 및/또는 기기 제어기는 제1 모드에서 플라즈마 방전을 지원하는 큰 전압차를 선택적으로 발생시키고, 또한 제2 모드에서 플라즈마 방전을 방해하는 감소된 전압차 또는 0 전압차를 발생시키도록 배열된다.
한 실시양태에서, 플라즈마 장치는 복수 개의 제1 전극 및 복수 개의 제2 전극을 포함하며, 여기서 고전압원 및/또는 기기 제어기는 적어도 하나의 제1 전극 및 적어도 하나의 제2 전극 사이에 고전압을 선택적으로 인가하도록 배열된다.
한 실시양태에서, 플라즈마 장치에, 제1 전극 및/또는 기판을 향하여 그 곳에서 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 공급하기 위한 플라즈마-가스 공급구가 제공되고/거나 제1 전극 및/또는 기판으로부터 가스를 배출시키기 위한 플라즈마-가스 배출구가 제공된다.
한 실시양태에서, 제1 전극에 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 공급하도록 배열된 가스-공급구가 제공된다.
한 실시양태에서, 제1 전극은 중공 펜에 의해 형성된다.
한 실시양태에서, 제1 전극은 해머뱅크 인쇄기에 의해 바람직하게 포함된 해머뱅크의 인쇄 팁(tip)에 의해 형성된다.
한 실시양태에서, 플라즈마 장치에 사용 중에 제1 전극과 기판 사이에 배열된 중간 구조체가 추가로 제공된다. 바람직하게는, 중간 구조체는 기판에 대하여 제1 전극을 배치시키는 것을 가능하게 한다. 중간 구조체에 의해, 발생된 플라즈마는 보다 유익하게 이용될 수 있고/거나 추가의 기능이 가능하도록 사용될 수 있다. 바람직하게는, 중간 구조체는 시트, 예컨대 판이다.
제1 전극 및 기판을 서로에 대하여 배치시키는 것은 제1 전극을 기판을 향하여 또한/또는 기판을 따라 이동시키는 것을 포함할 수 있다. 제1 전극의 배치는 중간 구조체와 기판 사이 및/또는 중간 구조체와 제1 전극 사이에 개방 공간을 구비함으로써 가능해질 수 있다. 임의적으로, 중간 구조체는 제1 전극에 기계적으로 커플링되어, 제1 전극과 함께 기판을 따라 이동한다.
한 실시양태에서, 중간 구조체는 그를 통해 플라즈마를 제공하기 위한, 적어도 하나의 개구, 바람직하게는 복수 개의 개구가 제공된 시트로서 형성된다. 임의적으로, 이러한 개구는 제1 전극과 기판 사이의 최소 거리보다 작은 최대 치수, 예컨대 최대 직경을 가질 수 있다. 플라즈마가 개구를 통해 기판에 도달할 수 있기 때문에, 개구는 플라즈마에 의해 처리되는 기판 면적의 크기에 영향을 줄 수 있다. 개구의 치수를 조율함으로써, 중간 구조체는 플라즈마에 의해 초래되는 패턴의 면적 또는 트랙폭(track width)을 감소시키는 데에 사용될 수 있다. 이러한 방식으로, 패턴의 분해능이 개선될 수 있다. 적어도 하나의 개구, 임의로는 모든 개구의 최대 치수는, 예를 들면 10 마이크로미터 또는 20 마이크로미터일 수 있다. 그러므로, 적어도 하나의 개구, 임의로는 모든 개구는, 예를 들면 10 마이크로미터 이하 또는 20 마이크로미터 이하의 직경을 가질 수 있다. 개구는, 예를 들어 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 그를 통해 제공함으로써 유익하게 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 가스 유동은 집중화될 수 있다. 가스는 보다 경제적으로 사용될 수 있다. 상기 실시양태는 제1 전극이 개구를 통한 가스 유동에 의해 냉각될 수 있다는 추가의 이점을 가질 수 있다.
한 실시양태에서, 중간 구조체는 전기 비전도성 물질을 포함하고, 또한 바람직하게는 본질적으로 전기 비전도성 물질로 이루어진다. 이러한 방식으로 고-전압원에 의해 발생되는 전기장은 개구를 통해 집중화될 수 있다. 이러한 방식으로 플라즈마에 의해 처리되는 기판 면적의 크기는 효과적으로 감소될 수 있다. 즉, 개구는 기판에서 플라즈마의 크기를 효과적으로 감소시키기 위한 격막으로서 사용될 수 있다. 중간 구조체는 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치될 수 있다.
한 실시양태에서, 중간 구조체는 제2 전극을 형성할 수 있는 전기 전도성 물질을 포함할 수 있고, 또한 바람직하게는 본질적으로 그러한 전기 전도성 물질로 이루어진다. 이러한 방식으로 기판이 제1 전극과 제2 전극 사이에 배치될 필요가 없어질 수 있다. 따라서 기판이 고-전압원에 의해 발생된 전기장에 노출되는 것이 실질적으로 방지될 수 있다. 기판이 비교적 두꺼울 경우에 이러한 점이 중요할 수 있다. 그 경우에, 기판이 제1 전극과 제2 전극 사이에 위치하는 것은 플라즈마를 발생시키기 위해 비교적 강력한 전기장을 필요로 할 것이다. 또한, 기판에 강력한 전기장에 의해 파괴될 수 있는 집적 회로와 같은 비교적 취약한 요소가 제공될 경우에도, 이러한 점은 중요할 수 있다. 중간 구조체가 세그먼트화될 수 있음을 알 것이다. 중간 구조체는 이격된 세그먼트를 포함할 수 있고, 각각은 연합된 제1 전극에 상응한다. 이는 세그먼트가 고-전압원에 대하여 개폐되도록 하여, 플라즈마를 개폐한다.
바람직하게는, 제1 전극 및/또는 제2 전극, 예를 들어 전기 전도성 물질에 전기 절연 피복물이 제공될 수 있다. 이러한 방식으로, 제1 전극과 제2 전극 사이의 스파크 형성이 저지될 수 있고 방지될 수 있다.
한 실시양태에서, 중간 구조체는 플라즈마에 의해 적어도 부분적으로 방출가능한, 공정 물질, 예컨대 전구체 또는 증착가능한 물질을 포함하는 시트, 예컨대 리본으로서 형성된다. 중간 구조체에 의해, 발생된 플라즈마를 사용하여, 공정 물질, 예를 들어 증착가능한 물질의 적어도 일부의 공정, 예를 들어 증착을 가능하게 할 수 있다. 이러한 방식으로, 장치의 추가의 기능성이 제공될 수 있다.
공정 물질은 임의로, 원자 층 증착 공정에서 전구체 물질 또는 반응물 물질로서, 또는 화학적 증기 증착 공정에서 전구체 물질로서 사용될 수 있다. 그 경우에, 전구체 가스를 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하는 것은 공정 물질을 플라즈마에 의해 방출시킴으로써 수행될 수 있다.
한 실시양태에서, 중간 구조체는 공정 물질이 제공된 캐리어 시트를 포함하며, 여기서 공정 물질은 플라즈마에 의해 캐리어 시트로부터 적어도 부분적으로 제거가능하다. 중간 구조체에 의해, 발생된 플라즈마를 사용하여, 캐리어 시트에 보유된 공정 물질의 공정, 예를 들어 증착을 가능하게 할 수 있다. 바람직하게는, 사용 중에 공정 물질은 캐리어 시트와 기판 사이에 배열된다. 그러나, 이는 필수적이지는 않다. 임의적으로, 캐리어-시트는, 예를 들어 적어도 부분적으로 그물형일 수 있다. 그 경우에, 공정 물질은 그물의 구멍 내에 제공될 수 있다. 공정 물질은, 예를 들어 그물형 캐리어에 함침될 수 있다.
본 발명에 따른 기기는 임의로 전기 절연 기판, 예컨대 플라스틱체, 예를 들어 플라스틱 시트의 표면을 처리하는 데에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 장치는 임의로 반전도성 또는 전도성 기판의 표면을 처리하는 데에 사용될 수 있다. (반-)전도성 기판을 사용할 경우에, 제1 및/또는 제2 전극은 바람직하게는 상기 기재된 전기 절연 물질로 피복, 예를 들어 코팅된다. 전기 전도성 기판은 또한 제2 전극으로서 사용될 수 있음을 알 것이다.
바람직하게는, 상기 기기는 본 발명에 따른 방법을 수행하는 데에 사용된다.
본 발명의 또 다른 목적은 메조-규모 전자 소자의 개선된 제조 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명은 본 발명에 따른 기기 및/또는 본 발명에 따른 방법에 의해
적어도 하나의, 바람직하게는 패턴화된, 원자 층을 증착시킴으로써, 바람직하게는 패턴화된, 원자 층의 적층체로부터 발광 다이오드를 제조하거나, 또는 메조-규모 전자 소자, 예컨대 (O)LED 소자, RFID 태그 또는 태양-전지 소자; 메조-규모 3차원 구조체, 예컨대 MEMS 소자, 마이크로-렌즈 또는 다초점 렌즈; 랩-온-칩(lab-on-chip); 바이오칩; 기판으로부터의 인쇄가능한 플라스틱체 또는 오프셋 인쇄 판을 제조하는 방법을 제공한다.
본 발명은 첨부된 도면을 참조로 하여 비제한적인 예시에 의해 설명될 것이고, 여기서:
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시양태의 기기를 개략적으로 도시하고;
도 2a는 도 1에서 도시된 횡단면 A-A'에 의해 증착 장치의 실시양태를 도시하고;
도 2b는 증착 장치의 또 다른 실시양태를 도시하고;
도 2c는 도 2a 및 2b의 증착 장치의 하면도를 도시하고;
도 3a는 도 1에서 도시된 횡단면 B-B'에 의해 플라즈마 장치의 실시양태를 도시하고;
도 3b는 압전 액추에이터가 플라즈마 장치에서 또는 본 발명에 따른 방법에서 어떻게 사용될 수 있는지를 개략적으로 도시하고;
도 3c는 플라즈마 장치의 또 다른 실시양태를 도시하고;
도 3d는 플라즈마 장치의 추가의 실시양태를 도시하고;
도 3e는 가스가 방전 공간으로 어떻게 들어갈 수 있는지를 개략적으로 도시하고;
도 3f는 플라즈마 장치의 추가의 실시양태를 도시하고;
도 4는 중간 구조체를 갖는 플라즈마 장치의 예를 도시하고;
도 4a는 핀홀판(pinhole plate)의 상면도를 도시하고;
도 5는 도 1에서 도시된 횡단면 C-C'에 의해 기기의 예를 도시하고;
도 5a는 제1 전극 (52.2)이 중공 니들에 의해 형성된 예를 도시하고;
도 5b는 복수 개의 제1 전극 및 복수 개의 제2 전극이 제공된 추가의 증착 공간의 하면도를 도시하고;
도 5c는 도 5b의 세부도를 도시한다.
달리 명시하지 않는 한, 동일한 참조 부호는 도면 전체에서 유사한 요소를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 제1 실시양태의 기기 (2)를 개략적으로 도시한다. 도 2는 기기의 외면도를 도시한다. 기기는 기판 표면 상의 원자 층 증착 또는 화학적 증기 증착을 위한 증착 장치 (4)를 포함한다. 기기는 기판 표면의 패턴화를 위해 기판의 근처에서 플라즈마 방전을 발생시키기 위한 플라즈마 장치 (6)를 추가로 포함한다. 증착 장치 (4) 및 플라즈마 장치 (6)는 하나의 기기 헤드를 포함하도록 일체화될 수 있다. 그러나, 별법으로, 이들은 예를 들어 서로 독립적으로 작동될 수 있는, 별개의 헤드, 즉 증착 헤드, 플라즈마 헤드를 각각 포함할 수 있다. 증착 헤드는 원자 층 증착 (ALD) 헤드 또는 화학적 증기 증착 (CVD) 헤드일 수 있다.
일반적으로, 기기 (2)는 상호 이격되어 있는 증착 공간 및 추가의 증착 공간에 각각 전구체 가스 및 플라즈마를 제공하도록 배열될 수 있다. 이들 증착 공간은 도 1에서 참조 부호 (18) 및 (18')로 개략적으로 표시된다. 일반적으로 기기가 복수 개의 증착 공간 (18) 및/또는 복수 개의 추가의 증착 공간 (18')을 가질 수 있음은 명확할 수 있다. 각각의 추가의 증착 공간은 개개의 제1 전극과 연합될 수 있다. 그러나, 도 5a 및 5b를 참조로 하여 설명된 바와 같이, 복수 개의 제1 전극은 각각의 추가의 증착 공간 (18')과 연합될 수 있고, 예를 들면 각각의 추가의 증착 공간 (18')에 배치될 수 있다. 제1 실시양태의 기기의 또 다른 변화로서, 복수 개의 추가의 증착 공간 (18')은 함께 1개, 2개 또는 그 초과의 추가의 증착 공간 (18')으로 합쳐질 수 있다. 그 경우에, 일반적으로, 기기 (2) 및/또는 플라즈마 장치 (6)에 적어도 하나의 추가의 증착 공간이 제공될 수 있으며, 여기서 추가의 증착 공간의 치수 L2는 증착 공간 (18)의 치수 L1과 유사하다. 추가의 증착 공간에 복수 개의 제1 전극 및 임의로 복수 개의 제2 전극이 제공될 수 있다 (도 5b).
추가의 증착 공간에서, 증착된 전구체 가스 물질은 반응하여 원자 층 또는 화학적 증기 증착 층을 달성할 수 있다. 이러한 방식으로 예를 들어 플라즈마-향상된 원자 층 증착 또는 플라즈마-향상된 화학적 증기 증착이 가능해질 수 있다. 플라즈마-향상된 원자 층 증착은 특히 고급의 저-k 산화알루미늄 (Al2O3) 층의 증착, 예를 들어 반도체 제품, 예컨대 칩 (집적 회로) 및 태양 전지의 제조에 적합하다.
원자 층 증착에서, 전구체 가스는 예를 들어 염화하프늄 (HfCl4)을 함유할 수 있으나, 또한 또 다른 유형의 전구체 물질, 예를 들어 테트라키스-(에틸-메틸-아미노) 하프늄 또는 트리메틸알루미늄 (Al(CH3)3)도 함유할 수 있다. 전구체 가스는 캐리어 가스, 예컨대 질소 가스 또는 아르곤 가스와 함께 주입될 수 있다. 캐리어 가스 중의 전구체 가스의 농도는 전형적으로 0.01 내지 1 부피%의 범위일 수 있다. 사용 중에, 증착 공간에서의 전구체 가스 압력은 전형적으로 0.1 내지 1 밀리바의 범위에 있을 수 있으나, 또한 대기압 근처일 수 있거나, 또는 대기압보다 상당히 높을 수 있다. 기기에 추가의 증착 공간 (18')에서 승온을 확립하기 위한 히터(heater)가 제공될 수 있지만, 이는 플라즈마가 전구체 가스 물질의 반응을 개시하고 유지하기에 충분한 열을 제공할 수 있기 때문에 필수적이지는 않다.
기기 (2)는 추가의 증착 공간 (18')에서 원자 층 증착을 위한 반응물 가스를 제공하도록 배열될 수 있다. 플라즈마에 의해, 기판 상에 존재하는 반응물 가스 및 전구체 가스 물질은 반응하여 원자 층이 될 수 있다. 반응물 가스는, 예를 들어 산화제 가스, 예컨대 산소 (O2), 오존 (O3) 및/또는 물 (H2O)을 함유한다.
도 1에서 증착 공간의 치수 L1 및 플라즈마가 사용 중에 적어도 부분적으로 충전될 수 있는 추가의 증착 공간의 치수 L2가 표시되어 있다. 도 1로부터, 기판 (14)을 따라서, 사용 중에 증착 공간의 치수 L1이 추가의 증착 공간의 치수 L2를 초과함이 명확할 수 있다. 보다 일반적으로, 증착 공간의 치수 L1 및 추가의 증착 공간의 치수 L2는 동일한 한 방향으로, 예를 들어 도 1에서 화살표 (72)로 표시된 방향으로 측정될 수 있다. L1 및 L2가 측정되는 방향은 증착 공간 및/또는 한편으로는 제1 전극 (52.i), 또한 다른 한편으로는 기판 사이의 상대적 이동 방향에 대하여 횡방향일 수 있고, 이 방향은 도 1에서 쌍방향 화살표 (74)로 표시된다.
기기 (2)에는 시간 및/또는 위치에 있어서 선택적으로 플라즈마 방전을 발생시키도록 배열된 기기 제어기가 제공될 수 있다. 기기 (2)와 기판 사이의 상대적 이동이 실현되고 플라즈마가 시간 및/또는 위치에 있어서 선택적으로 발생될 때, 패턴화된 ALD 층 또는 CVD 층이 달성될 수 있음은 명확할 수 있다. 플라즈마에 의한 패턴화의 결과, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분은 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분과 선택적으로 중첩된다.
도 1a는 층 (9), 즉 원자 층 (ALD 층이라고도 함) 또는 CVD 층의 개개의 섬(island)이 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분 (11) 상에 형성되는 패턴의 예를 도시한다. 도 1b는 인터디지테이트(interdigitated)형의 ALD 또는 CVD 층 (9)이 형성되는 패턴의 예를 도시한다. 도 1c는 ALD 또는 CVD 층 (9)이 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분 (11) 내에 함유된 예를 도시한다. 이러한 층 (9)의 형성은 플라즈마에 의한 기판 표면의 패턴화를 포함할 수 있다.
도 2a는 도 1에서 도시된 횡단면 A-A'에 의해 증착 장치 (4)의 실시양태를 도시한다. 도 2a는 추가로 기판 (14)의 표면 (12)을 도시한다. 증착 장치 (4)는 전구체 공급구 (16)를 포함한다. 증착 장치는 사용 중에 증착 장치 (4) 및 표면 (12)에 의해 구획될 수 있는 증착 공간 (18)을 추가로 포함할 수 있다. 증착 장치 (4)는 기판 표면 (12)과 접촉시키기 위해 전구체 가스를 전구체 공급구 (16)로부터 증착 공간 (18)으로 주입하도록 배열된다. 이러한 방식으로, 전구체 가스 분자는 기판 표면 (12)과 충돌할 수 있고 기판 표면 (12)에 부착될 수 있다. 본 예시에서 전구체 가스의 유동은 화살표 (20)로 표시된다.
증착 장치 (4)는 전구체 배출구 (22)를 추가로 포함한다. 증착 장치 (4)는 주입된 전구체 가스의 적어도 일부가 전구체 배출구 (22)를 통해 증착 공간 (18)으로부터 배출되도록 배열된다. 본 예시에서 주입된 전구체 가스의 배출 유동은 화살표 (25)로 표시된다.
증착 장치 (4)는 기판 표면의 면을 따라 증착 공간 및 기판의 상대적 배치를 위해 배열된 증착 포지셔너를 포함한다. 증착 포지셔너의 다양한 변화가 가능하다. 예를 들어, 증착 포지셔너는 이동가능한 기판 테이블 (41)을 포함할 수 있다. 별법으로, 증착 포지셔너는 회전가능한 드럼을 포함할 수 있고, 그를 따라 기판이 인도될 수 있다. 별법으로 또는 부가적으로, 증착 포지셔너는 증착 장치를 이동시키기 위한 운반체를 포함할 수 있다. 따라서 전구체 공급구 및 기판을 서로에 대하여 배치시키는 것이 전구체 공급구 및/또는 기판을 이동시키는 것을 포함할 수 있음은 명확할 수 있다.
증착 포지셔너는 추가로 전구체 공급구 및 기판을 기판 표면의 면을 벗어나 상대적으로 배치시키도록 배열될 수 있다. 이는 예를 들어 베어링 가스 주입기 (32)를 구비한 증착 장치 (4)를 제공함으로써 달성될 수 있다. 베어링 가스 주입기 (32)는 베어링 가스를 증착 장치와 기판 표면 사이에 주입하도록 배열된다. 사용 중에, 베어링 가스는 가스-베어링 층 (34)을 형성할 수 있다. 베어링 가스의 유동은 화살표 (36)로 표시된다. 전구체 배출구 (22)는 또한 베어링 가스를 배출시키기 위해 사용될 수 있다. 그러나, 베어링-가스 주입기 (32)는 전구체 공급구 (16)로부터 이격되어 있다. 주입된 베어링 가스는 동시에 주입된 전구체 가스를 증착 공간으로 한정하기 위한 한정 구조체, 즉 가스 커튼을 제공할 수 있다.
보다 일반적으로, 가스 베어링은 사용 중에 전형적으로 증착 장치 (4)가 기판 표면을 향하여 근접하여 접근함에 따라 가스-베어링 층에서 압력의 상당한 증가를 나타낸다. 예를 들어, 사용 중에 가스-베어링 층에서의 압력은, 다른 모든 조건은 동일하고, 증착 장치가 기판으로 2배 근접하여, 예를 들어 기판 표면으로부터 50 마이크로미터의 위치에서 기판 표면으로부터 25 마이크로미터의 위치로 이동할 때 적어도 2배, 예를 들어 전형적으로 8배 증가한다. 바람직하게는, 가스 베어링의 강성도는 사용 중에 103 내지 1010 뉴턴/밀리미터이지만, 또한 상기 범위의 밖에 있을 수도 있다. 이러한 강성도는 사전인장력을 가스 베어링에 인가함으로써 실현될 수 있다. 일반적으로, 가스 베어링의 강성도를 제공하기 위해, 베어링 가스 주입기 (32)에 베어링 가스 주입기의 유동 채널에 제공된 유동 제한이 제공될 수 있다.
도 2a의 증착 장치는 베어링 가스의 주입을 제어하기 위한 가스 제어기 (105)를 가질 수 있다. 도 2a의 증착 장치는 전구체 가스의 주입을 제어하기 위한 가스 제어기 (103)를 가질 수 있다. 이들 가스 제어기는 기기 제어기에 의해 포함될 수 있다.
도 2b는 증착 장치 (4)의 또 다른 실시양태를 도시한다. 본 발명의 한 측면에 따라서, 본 발명은 전구체 공급구 (16) 및 전구체 배출구 (22)가 제공된 증착 공간 (18)을 포함하는 증착 헤드 (98)를 포함하는 증착 장치 (4)를 제공할 수 있다. 상기 공급구 및 배출구는 전구체 공급구로부터, 바람직하게는 유일한, 증착 공간을 통해 전구체 배출구로 전구체 가스 유동을 제공하도록 배열될 수 있다. 증착 공간 (18)은 사용 중에 증착 헤드 및 기판 표면 (12)에 의해 구획될 수 있다. 증착 장치 (4)는 베어링 가스를 증착 헤드 (98)와 기판 표면 사이에 주입하도록 배열된, 베어링 가스 주입기 (32)를 포함하는 가스 베어링을 포함할 수 있고, 그에 따라 베어링 가스는 가스-베어링 (층)을 형성한다. 증착 장치 (4)는 증착 포지셔너의 예로서, 그를 따라 기판이 이송되는 이송면을 형성하도록 기판 및 증착 헤드의 기판의 면을 따른 상대적 이동을 제공하는 이송 시스템을 포함할 수 있다. 지지부 (100)는 증착 헤드에 대향하여 배열될 수 있고, 상기 지지부는 이송면에서 증착 헤드 가스-베어링의 균형을 유지하는 가스 베어링 압력 배열을 제공하도록 구조화되어, 기판이 증착 헤드와 지지부 사이에서 상기 가스 베어링 압력 배열에 의한 지지 없이 유지되도록 한다.
도 2b의 예시에서, 기판 (14)의 중심선으로 나타낼 수 있는 이송면을 따라서 기판 (14)을 위한 지지를 제공하는 지지부 (100)가 제공된다. 지지부 (100)는 증착 헤드 (98)에 대향하여 배열되고 이송면에서 증착 헤드 가스-베어링 (34)의 균형을 유지하는 가스 베어링 압력 배열을 제공하도록 구조화된다. 덜 완전한 대칭 배열이 효과를 제공하도록 실행될 수 있지만, 바람직하게는, 증착 헤드 (98)에 의해 제공되는 것과 동일한 유동 배열을 지지부에서 구비함으로써 균형이 제공된다. 따라서, 바람직하게는, 지지부 (10)의 각각의 유동 분사 노즐, 예를 들어 전구체 공급구 (16) 또는 베어링-가스 주입기 (32)는 증착 헤드 (98)의 상응하는 노즐을 향하여 대칭 배치된다. 이러한 방식으로, 기판은 증착 장치 (4)의 증착 헤드 (98)와 지지부 (100) 사이의 상기 가스 베어링 압력 배열에 의한 지지 없이, 즉 기계적 지지 없이 유지될 수 있다. 기계적 지지의 부재에 의해, 이러한 지지의 오염 위험성이 방지되고, 이는 기판 (14)에 대한 증착 헤드 (98)의 최적의 작업 높이를 고정시키는 데에 매우 효과적이다. 또한, 소제를 위해 필요한 시스템의 정지 시간이 단축된다. 추가로, 기계적 지지의 부재에 의해, 시스템의 열용량이 감소될 수 있어, 제조 온도까지의 기판의 가열 반응이 보다 신속해지고, 이는 제조 처리율을 상당히 증가시킬 수 있다는 점이 중요하다.
도 2c는 도 2a 및 2b의 증착 장치의 하면도를 도시한다. 일반적으로, 증착 공간 (18)은 연신형일 수 있다. 증착 공간의 세로 방향은, 사용 중에, 증착 공간 (18)과 기판 (14) 사이의 상대적 이동 방향 (74)에 대하여 횡방향일 수 있다.
일반적으로, 증착 공간 (18) (또는 추가의 증착 공간 (18'))은 도 2a-c에서 표시된 바와 같이, 공간 (19)에 존재할 수 있다. 증착 공간 (18)은 측면으로, 즉 기판 표면의 방향으로, 공간 (19)에 의해 제한될 수 있다. 그러므로, 측면으로 증착 공간 (18)은 공간 내에서만 연장될 수 있다. 사용 중에 상기 공간은 기판과 마주볼 수 있다. 전구체 배출구 및 전구체 공급구는 상기 공간에 배치될 수 있다. 상기 공간은 모든 면이 돌출부 (23)에 의해 둘러싸여 있을 수 있다. 돌출부 (23)는 상기 공간의 바닥 (27)에 대하여 돌출된다. 전구체 배출구 (16) 및 전구체 공급구 (22)는 공간 (19)의 바닥에 배치될 수 있다. 상기 공간은 공정 조건을 최적화하기 위한 별개의 이점을 가질 수 있다. 한 실시양태에서, 추가의 증착 공간의 깊이가 실질적으로 0일 수 있음을 알 수 있다. 그 경우에, 추가의 증착 공간은 추가의 증착 장소가 된다. 그러나, 별법으로, 추가의 증착 공간 (18')은 깊이가 0이 아닐 수 있다.
도 3a는 도 1에서 도시된 횡단면 B-B'에 의해 플라즈마 장치의 실시양태를 도시한다. 플라즈마 장치는 제1 전극 (52)을 포함하고, 본 예시에서는 복수 개의 제1 전극 (52.i, i = 1,2,3,...)을 포함한다. 플라즈마 장치는 또한 제2 전극 (54) 및 제1 전극 (52.i)과 제2 전극 (54) 사이에 전압차를 발생시키기 위한 고-전압원 (56)을 갖는다. 일반적으로, 플라즈마는 표면 근처에서, 예를 들어 표면 상에서 발생되어, 예를 들어 표면 (12) 상에서 패턴화된 소수성을 실현함으로써 표면의 패턴화를 가능하게 하도록 표면과 접촉한다. 일반적으로, 고-전압원은 100, 500, 1000, 2000, 5000, 또는 10000 볼트 초과의 전압을 발생시키도록 배열될 수 있다. 플라즈마가 형성될 가스 및 제1 전극과 제2 전극 사이의 이격에 따라, 고-전압원의 최소 전압이 선택될 수 있다. 제1 전극과 제2 전극 사이의 이격이 좁다면, 100 볼트 미만의 전압을 발생시키도록 배열된 고-전압원이 사용될 수 있고, 예를 들면 고-전압원은 10 볼트 초과의 전압을 발생시키도록 배열될 수 있음은 명확할 것이다.
본 예시에서, 제1 전극 (52.i)은 연신펜으로서 디자인된다. 본 예시에서, 제2 전극 (54)은 판형이다. 제1 및 제2 전극 (52.i, 54)은 각각 고-전압원 (56)의 단자 (58), (60)에 전기 전도성 연결된다. 고-전압원 (56)은 제1 전극 (52.i)과 제2 전극 (54) 사이에 플라즈마 (62)를 발생시키기에 충분히 큰 고-전압차를 발생시키도록 배열될 수 있다. 본 예시에서, 제1 전극 (52.i)은 또한 (64)에서 접지 연결된다. 제1 전극은 예를 들어, 이온 또는 전자가 기판에 영향을 주기 위해 바람직한지의 여부에 따라 제2 전극에 대하여 음으로 하전될 수 있거나, 또는 그 반대의 경우도 가능함을 알 것이다. 본 예시에서, 전압차는 DC 전압차를 포함한다. 별법으로 또는 부가적으로, 큰 전압차는 AC 전압차 (예를 들어, 무선주파수 (RF)), 맥동 전압차 등을 포함할 수 있다.
본 예시에서 처리될 기판 (14)은 제1 전극 (52.i)과 제2 전극 (54) 사이에, 본 예시에서는 제2 전극의 상층 (4)에 배치된다. 본 예시의 제2 전극 (54)은 또한 상대 전극이라고도 한다.
도 3a에서 플라즈마 장치 (6)는 하우징 (66)을 추가로 포함할 수 있다. 하우징 (66)은 복수 개의 보어 (bore, 68.i, i = 1,2,3,...)를 포함하고, 각각의 보어에 하나의 제1 전극 (52.i)이 하우징될 수 있다. 각각의 제1 전극 (62.i)은 그의 각각의 보어 (18.i)에서 슬라이딩 가능하게 하우징된다. 본 예시에서, 플라즈마 장치 (6)는 제1 전극 (52.i) 각각을 그의 각각의 보어 (68.i)에서 개별적으로 이동시키도록 배열된 전극 포지셔너를 포함한다. 전극 포지셔너는 전동기, 예컨대 직선형 전동기, 랙과 피니언(rack and pinion), 압전 액추에이터, 전자기 솔레노이드 등을 포함할 수 있다. 따라서 전극 포지셔너는 제1 전극 (52.i) 및 기판 (14)의 상대적 배치를 위해 배열될 수 있다.
따라서 지금까지 논의된 플라즈마 장치 (6)는 하기 방식으로 작동될 수 있다.
먼저, 기판 (14)이 제2 전극 (4)과 제1 전극 (52.i) 사이에 위치한다. 제1 전극과 제2 전극 사이에서 큰 전압차가 설정되고 유지된다.
기판 (14)의 표면 (12)이 플라즈마에 의해 선택적으로 처리되어야 할 때, 표면 (12)이 처리될 위치가 결정된다. 표면 상에서 결정된 위치에 가장 근접한 제1 전극 (52.i)이 선택된다. 본 예시에서는, 제1 전극 (52.3)이 선택된다.
초기에 모든 제1 전극 (52.i)은 도 3a에서 제1 전극 (52.1), (52.2), (52.4), (52.5), 및 (52.6)으로 도시된 바와 같이, 함몰된 위치에 있을 수 있다. 제2 위치라고도 하는 이러한 함몰 위치에서, 제1 전극 (52.i)의 팁 (방전 부분)과 제2 전극 (54) 사이의 거리는 큰 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 충분히 넓다. 즉, 함몰 위치에서의 제1 전극 (52.i)과 제2 전극 (54) 사이의 전기장 세기는 전기 파과를 방지할 정도로 충분히 약하다.
전극 포지셔너는 선택된 제1 전극 (52.3)을 제2 전극 (54)을 향하여, 제1 위치라고도 하는 연장된 위치로 이동시킨다 (도 3a 참고). 상기 연장된 위치에서, 선택된 제1 전극 (52.3)의 팁 (방전 부분)과 제2 전극 (54) 사이의 거리는 큰 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 충분히 짧다. 즉, 연장된 위치에서의 제1 전극과 제2 전극 (54) 사이의 전기장 세기는 플라즈마 방전의 개시를 지원할 정도로 충분히 강하다. 도 3a에서 플라즈마는 (62)로 표시된다.
제1 전극과 제2 전극 사이의 전기장이 기판을 통해 통과할 수 있으므로, 도 3a에 따른 플라즈마 장치는 시트형 기판, 예컨대 플라스틱 호일에 적합하다.
제1 전극이 함몰될 수 있다는 사실은 플라즈마를 발생시키는 제1 전극에 인접한 제1 전극의 부식이 덜 발생할 수 있다는 이점을 제공하는데, 그 이유는 플라즈마가 함몰된 제1 전극에는 도달하지 않을 것이기 때문이다. 이러한 효과는, 특히 하우징 (16)이 플라즈마 근처에서 전기 절연 바닥을 포함할 경우에, 하우징으로 제1 전극을 완전히 함몰시킴으로써 향상될 것이다 (도 3a에 도시된 바와 같음). 이는 또한 플라즈마 장치 (6)의 다른 변화에도 적용된다. 그러나, 전극이 하우징 (16)에 의해 포위되는 것이 반드시 필요한 것은 아님을 알 것이다. 하우징은 또한 전극을 인도하기 위해 실질적으로 개방된 구조를 포함할 수 있다.
제1 전극과 제2 전극 사이의 거리를 조종함으로써, 플라즈마의 강도를 조종할 수 있다.
제1 전극과 기판 표면 사이의 거리가 제어될 수 있으므로, 굴곡형 표면 및/또는 3차원 물체의 처리가 실행될 수 있다 (편평하지 않지만 기판의 형상을 따르는 제2 전극과의 조합도 가능함).
기기 (2)에는 전극 포지셔너를 조종함으로써 제1 전극의 연장 및 함몰을 제어하기 위한 기기 제어기가 제공될 수 있다. 따라서, 기기 제어기에 의해, 기기는 플라즈마에 의한 기판 표면의 패턴화를 위해, 시간 및/또는 위치에 있어서 선택적으로 플라즈마 방전을 발생시키도록 배열될 수 있어, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분이 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분과 선택적으로 중첩되도록 한다.
도 3b는 전극 포지셔너에 의해 포함된, 압전 액추에이터가 플라즈마 장치 (6)에서, 또는 본 발명에 따른 방법에서 어떻게 사용될 수 있는지를 개략적으로 도시한다. 도 3b는 제1 압전 액추에이터 (70A) 및 제2 압전 액추에이터 (70B)를 도시한다. 도 3b는 연장된 위치에서의 제2 압전 액추에이터 (70B)를 도시한다. 이는 압전 액추에이터와 연합된 압전 전압원 (56')에 의해 제2 압전 액추에이터 (70B) 상으로 전압을 제공함으로서 달성될 수 있다. 압전 전압원 (56')은 고-전압원 (56)에 의해 형성될 수 있다. 도 3b는 함몰 위치에서의 제1 압전 액추에이터 (70A)를 도시한다. 이는 적어도 부분적으로 압전 액추에이터와 연합된 압전 전압원 (56')에 의해 제1 압전 액추에이터 (70B) 상으로 전압을 제공함으로써 달성될 수 있다. 압전 액추에이터와 연합된 압전 전압원 (56')은 고-전압원 (56)에 의해 형성될 수 있거나 또는 고-전압원 (56)으로부터 이격될 수 있다. 압전 액추에이터는 제1 전극의 정확한 연장, 즉 배치를 가능하게 함을 알 것이다. 도 3b의 예시에서 제1 전극 (52.1), (52.2)은 각각 압전 액추에이터 (70A), (70B)에 의해 작동된다. 또한, 제1 전극이, 사용 중에 제1 전극의 방전 부분에서 또는 그 근처에서 그의 외부 표면의 적어도 일부분에 추가의 전기 전도성 코팅이 임의로 제공된, 압전 액추에이터에 의해 전적으로 형성될 수 있음을 알 것이다.
도 3c는 플라즈마 장치 (6)의 또 다른 실시양태를 도시한다. 본 실시양태에서, 통상의 잉크젯 인쇄 헤드 (35)는 플라즈마 방전을 제공하기 위해 전환된다. 본 예시에서, 잉크젯 인쇄 헤드는 복수 개의 노즐 (37.n, n = 1,2,3,...)을 포함한다. 노즐 1개당, 2개의 압전 요소 (31), (33)가 내부 잉크 챔버 (39)에 인접하여 위치한다. 변형에 따라서, 압전 요소 (31), (33)는 각각 고-전압원 (56)의 단자 (58), (60)에 전기 전도성 연결된다. 큰 전압차가 압전 요소 (31), (33) 사이에 유지될 경우에, 이들은 제1 및 제2 전극 (52.i), (54.j)으로서 작용한다.
도 3c의 장치는 하기와 같이 작동될 수 있다. 잉크 대신에, 가스 유동이 화살표 G로 표시되는 바와 같이, 인쇄 헤드 (35)로 공급된다. 기판 (14)의 표면 (12)이 플라즈마에 의해 선택적으로 처리되어야 할 때, 표면 (12)이 처리될 위치가 결정된다. 표면 상에서 결정된 위치에 가장 근접한, 연합된 제1 전극 (52.i)과 제2 전극 (54.j) 및 노즐 (37.n)이 선택된다. 본 예시에서는, 제1 전극 (52.3) 및 제2 전극 (54.3)이 선택된다.
초기에 모든 제1 전극 (52.i) 및 모든 제2 전극 (54.j)은 고전압원 (56)으로부터 연결이 해제될 수 있어, 플라즈마 방전이 발생되지 않는다. 선택된 제1 전극 (52.3) 및 선택된 제2 전극 (54.3)은 각각 스위치 (24.5) 및 (24.6)를 통해 고전압원 (56)에 연결된다. 그 경우에, 전극 사이의 구역에서, 플라즈마 (62)가 발생될 것이다. 가스 유동의 속도 때문에, 플라즈마 (62)는 노즐 (37.3)로부터 기판 (14)의 표면 (12)을 향하여 분사될 것이다. 변형된 잉크젯 헤드 (35)가 표면 (12)을 따라 스캐닝될 수 있음을 알 것이다.
스위치는 기기 제어기에 의해 포함될 수 있다. 그에 따라 기기 제어기는 고-전압원에 커플링될 수 있다. 따라서, 보다 일반적으로, 플라즈마가 발생될 제1 전극을 선택하기 위한 스위치에 의해, 기기 제어기는 시간 및/또는 위치에 있어서 선택적으로 방전을 발생시키도록 배열될 수 있음은 명확할 수 있다.
도 3d는 무마스크, 즉 패턴과 함께 제공되는 마스크가 사용되지 않는 본 발명에 따른 기판 (14)의 직접적인 패턴화에 적합한, 플라즈마 방전을 발생시키기 위한 플라즈마 장치 (6)의 추가의 실시양태를 도시한다. 본 예시에서, 장치 (6)는 3차원 기판 (14)의 표면 (12)의 패턴화에 특별히 적합화된다.
본 예시에서, 전극 (52.i), (54.j)은 예를 들어 도 3a-c와 관련하여 설명된 바와 같이, 기판 (14)을 향한 방향 및 기판 (14)으로부터 멀어지는 방향으로 개별적으로 이동가능하다. 본 예시에서, 각각의 전극 (52.i), (54.j)에는 상기 전극에 대하여 고정된 전기 절연체 (28.k)가 제공된다. 그러므로, 전극 (52.i), (54.j)은 부식에 대하여 잘 보호된다.
도 3d에 도시된 장치 (6)는 하기 방식으로 작동될 수 있다.
기판 (14)은 제1 및 제2 전극 (52.i), (54.j)의 근처에 위치한다. 모든 전극 (52.i), (54.j)은 각각의 전극이 기판 (14)의 표면 (12)과 접촉할 때까지 기판 (14)을 향하여 배치된다. 그 후에 모든 전극 (52.i), (54.j)은 표면 (12)을 처리하기 위한 플라즈마 (62)를 발생시키기에 적합한, 예정된 거리에서 표면 (12)으로부터 멀어지는 방향으로 이동한다. 이제 전극은 표면 (12)의 윤곽을 따라 "전개된다." 도 3d는 전극의 1차원 어레이를 도시하지만, 전극 (52.i), (54.j)의 2차원 어레이가 3차원 기판의 표면 (12)의 표면적의 처리를 가능하게 하기 위해 바람직하다.
그러나, 기판을 전개하는 교호 방식 또한 사용될 수 있다. 또한, 플라즈마 장치 (6), 또는 플라즈마 장치 (6)를 포함하는 기기 (2)는 기기와 기판 표면 사이에 베어링 가스를 주입하도록 배열된 베어링 가스 주입기 (32) 및 가스 베어링을 포함할 수 있고, 그에 따라 베어링 가스는 가스 베어링을 형성한다. 도 3d는 존재할 수 있는 가스 베어링 (34)을 도시한다. 베어링 가스의 유동은 화살표 (20)로 표시된다.
큰 전압차가 설정된다. 기판 (14)의 표면 (12)이 플라즈마에 의해 선택적으로 처리되어야 할 때, 표면 (12)이 처리될 위치가 결정된다. 또한, 기기 제어기는 발생될 패턴에 대한 정보와 함께 사용자에 의해 제공되는 컴퓨터를 포함할 수 있다. 표면 상에서 결정된 위치에 가장 근접한 제1 전극 (52.i) 및 제2 전극 (4.j)은 기기 제어기에 의해 선택된다. 본 예시에서는, 제1 전극 (52.2) 및 제2 전극 (54.2)이 선택된다.
초기에 모든 제1 전극 (52.i) 및 모든 제2 전극 (54.j)은 고전압원 (56)으로부터 연결이 해제될 수 있어, 플라즈마 방전이 발생되지 않는다. 선택된 제1 전극 (52.2) 및 선택된 제2 전극 (54.2)은 각각 스위치 (24.3) 및 (24.4)를 통해 고전압원 (56)에 연결된다. 스위치는 기기 제어기에 의해 포함될 수 있다.
도 3d의 예시에서, 차폐막 (30.m, m = 1,2,3,...)이 전극 (52.i), (54.j) 사이에 고정된다. 본 예시에서, 차폐막은 (전기 절연) 호일에 의해 형성된다. 차폐막 (30.m)은 플라즈마 (62)가 전극 (52.i), (54.j) 사이의 개방 공간 (82)에 들어가는 것을 방지한다. 차폐막 (30.m)은 또한 가스가 방전 공간 (134)으로 들어가는 것을 허용함과 동시에, 가스가 전극 사이의 개방 공간 (82)으로 들어가는 것을 방지한다. 방전 공간 (134)에서의 가스는 플라즈마 방전을 촉진하도록 선택될 수 있음을 알 것이다. 가스는, 예를 들어 아르곤 또는 헬륨을 포함할 수 있다. 가스가 개방 공간 (82)에 존재하지 않는 것은 개방 공간 (82)에서 큰 전압차가 플라즈마 방전을 초래할 수 없게 할 수 있다. 이러한 차폐막 (30.m)은 임의적이고, 또한 필요에 따라 도 3a에 따른 장치에 적용될 수 있음을 알 것이다.
도 3e는 가스가 어떻게 방전 공간 (134)으로 들어갈 수 있는지를 개략적으로 도시한다. 플라즈마 장치 (6)에는 제1 전극 (52)을 향하여 가스를 공급하고, 그 곳에서 플라즈마를 형성하기 위한 가스 공급구, 예를 들어 유입 튜브 (13A)가 제공될 수 있다. 플라즈마 장치 (6)에는 추가로 가스를 제1 전극 및/또는 기판으로부터 배출시키기 위한 가스 배출구, 예를 들어 유출 튜브 (13B)가 제공될 수 있다. 플라즈마 장치 (6)에는 추가로 제1 전극 (52)을 둘러싸고 있는 인클로져 (enclosure; 13C)가 제공될 수 있다. 인클로져 (13C)는 유입 튜브 (13A)와 유체 연통될 수 있어, 가스는 사용 중에 유입 튜브 (13A)로부터 인클로져 (13C)로 직접적으로 유동한다. 유입 튜브 (13A) 및 유출 튜브 (13B)는, 유출 튜브 (13B)에 도달하기 전에, 가스가 인클로져 (13C)로부터 유동되어야 하는 방식으로 위치할 수 있다. 유입 튜브, 유출 튜브 및 인클로져에 의해, 집중화된 가스 스트림이 달성될 수 있다. 그러나, 집중화된 가스 스트림이 또한 인클로져 (13C) 없이도 달성될 수 있음이 명확할 수 있다. 또한, 유출 튜브 (13B)가 인클로져 (13C)로 수용되는 것도 가능하다.
도 3f는 플라즈마 장치 (6)의 추가의 실시양태를 도시한다. 상기 실시양태에서, 통상의 잉크젯 인쇄 헤드 (35)는 플라즈마 방전을 제공하기 위해 전환된다. 본 예시에서, 잉크젯 인쇄 헤드는 복수 개의 노즐 (37.n, n = 1,2,3,..)을 포함한다. 변형에 따라서, 니들형 제1 전극 (52.i)이 헤드의 내부 챔버 (39)를 통해 연장하도록 고정된다.
니들형 제1 전극은 일반적으로, 예를 들어 전기 전도성 코팅이 제공된, 다이아몬드형 팁을 가질 수 있다. 이러한 방식으로 제1 전극에는 비교적 예리한 팁이 제공될 수 있다. 그러므로, 플라즈마의 크기가 감소될 수 있다. 따라서, 패턴화 동안의 면적 또는 트랙폭이 감소될 수 있다.
제1 전극 (52.i)은 고전압원 (56)의 단자 (58)에 전기 전도성 연결된다. 중간 구조체, 예컨대 핀홀판 (76A)은 고전압원 (56)의 단자 (60)에 전기 전도성 연결될 수 있고 제2 전극 (54)으로서 작용한다. 본 예시에서, 제1 전극은 스위치 (24.i)를 통해 개폐된다. 제1 전극 (52.i)이 또한 예를 들어 도 3a, 3b 또는 3d에서 표시된 바와 같이, 함몰 위치로부터 연장된 위치로 이동가능하도록 배열될 수 있음을 알 것이다.
도 6B의 예시에서, 가스는 제1 전극 (52.i)의 둘레에서, 노즐 (37.n)을 통해 유동하도록 할 수 있다. 가스는 예를 들어 전구체 또는 반응물 가스 또는 증착가능한 물질을 포함할 수 있다.
다른 통상의 잉크젯 헤드 또한 본 발명에 따른 플라즈마 정치를 형성하기 위해 전환될 수 있음을 알 것이다. 예를 들면, 제1 전극이 인쇄 헤드의 압전 요소에 의해 형성되고, 반면에 제2 전극이 노즐을 둘러싸고 있는 전기 전도성 노즐 판에 의해 형성되는 것이 가능하다. 또한, 통상의 잉크젯 인쇄 헤드 내의 교호 전기 전도성 구조체, 예컨대 전기 열 저항기가 플라즈마를 발생시키기 위한 전극을 형성하는 것도 가능하다.
본 발명자들은 시판되는 매트릭스 인쇄기가 도 1-3e 중 하나 이상에 따른 기기 또는 플라즈마 장치로 용이하게 전환될 수 있음을 발견하였다.
통상의 매트릭스 인쇄기를 전환시키는 것은 하기와 같이 수행될 수 있다. 본 발명에 따른 한 실시양태에서 변형 키트가 사용될 수 있다.
먼저, 통상의 매트릭스 인쇄기가 제공되고, 큰 전압차를 발생시키기 위한 고전압원이 제공된다. 매트릭스 인쇄기의 인쇄 헤드의 하나 이상의 인쇄 펜이 고전압원과 전기 전도성 연결된다.
예를 들어, 통상의 매트릭스 인쇄기의 인쇄 드럼의 외부 표면은 고전압원과 전기 전도성 연결될 수 있다. 필요에 따라, 인쇄 드럼의 표면에는 전기 전도성 코팅이 제공될 수 있다.
도 3a-e에 따른 장치가 바람직하다면, 인쇄 헤드의 하나 이상의 인쇄 펜이 고전압원의 양단자에 연결되고, 반면에 인쇄 헤드의 하나 이상의 다른 인쇄 펜이 고전압원의 음단자에 연결된다.
2개 초과의 제1 전극 (52.i) 및/또는 제2 전극 (54.j)이 사용될 경우에, 이들은 1차원 또는 2차원 어레이로 배열될 수 있다. 이러한 어레이에서 전극을 서로로부터 이격시키는 현명한 방법은 특허 WO 2008/004858에 개시된 막에 의한 것이고, 상기 특허는 본원에 참고로 포함된다. 이러한 방식으로, 전극 (52.i), (54.j)은 개개의 전극을 이격시키는 막과 함께 근접한 상태로, 예를 들어 육방 충전으로 위치할 수 있다. 막이 전기 절연된 경우에, 전극은 또한 서로로부터 전기적으로 분리된다. WO 2008/004858에 개시된 핀 이동의 배열 및 방법의 또 다른 이점은 전극이 서로에게 영향을 미치지 않으면서 개별적으로 이동할 수 있다는 점이다.
도 1, 2a, 2b, 및 3a-3d가 증착 장치 및 플라즈마 장치를 갖는, 기기의 가능한 실시양태에 관한 것이지만, 다양한 다른 변화가 가능하다.
예를 들어, 플라즈마 장치 (6)에는 추가로, 사용 중에, 기판 (14)과 적어도 하나, 예를 들면 모든 제1 전극 (52.i) 사이에 배열된 중간 구조체가 제공될 수 있다. 도 4는 이러한 중간 구조체 (76)를 갖는 플라즈마 장치의 예를 도시한다. 본 예시에서 중간 구조체는 시트로서 형성된다. 시트는 적어도 하나의 개구 (80)가 제공된 핀홀판 (76A) 및/또는 리본 (76B)을 포함할 수 있고, 본 예시에서는 복수 개의 개구가 제공된다. 도 4의 예시에서, 핀홀판은 본질적으로 전기 비전도성 물질, 예컨대 세라믹으로 이루어진다. 그러나, 다른 예시에서, 핀홀판에 전기 전도성 물질이 제공될 수 있다. 그 경우에, 핀홀판 (86A)은 제2 전극 (54)을 형성할 수 있다. 리본 (76B)에 캐리어 시트가 제공될 수도 있지만, 이는 필수적이지는 않다.
개구 (80)를 통해, 발생된 플라즈마 (62)가 기판 (14)을 향하여 제공될 수 있다. 따라서, 사용 중에, 플라즈마는, 리본 (76B)이 존재하는 경우에 상기 리본과 임의로 상호작용하면서, 개구 (80)를 통해 기판에 도달할 수 있다. 이러한 상호작용의 결과, 리본에 의해 포함된 공정 물질은 플라즈마에 의해 방출될 수 있다. 공정 물질은 원자 층 증착 공정에서, 예를 들어 전구체 물질 또는 반응물 물질로서 사용될 수 있거나, 또는 화학적 증기 증착 공정에서, 예를 들어 전구체 물질로서 사용될 수 있다. 플라즈마를 형성하기 위한 가스는 중간 구조체와 기판 (14) 사이에 제공될 수 있다. 가스의 유동은 화살표 G로 표시된다.
도 4는 핀홀판 (76A)을 측면도로 도시하고, 도 4a는 핀홀판 (76A)을 상면도로 도시한다. 개구의 직경 DA가 표시되어 있다. 개구의 최대 치수가 한정될 수 있다. 본 예시의 대략 원형인 개구 (80)의 경우에, 최대 치수는 직경 DA일 수 있다. 직경 DA는 임의로 제1 전극과 기판 사이의 최소 거리 DE보다 작을 수 있는데, 예를 들면 2배 이상 작을 수 있다. 이러한 방식으로, 플라즈마에 의해 발생되는 패턴의 면적 또는 트랙폭 S가 상당히 감소될 수 있다. 그러나, 별법으로, 직경 DA는 임의로 제1 전극과 기판 사이의 최소 거리 DE보다 크거나 또는 그와 동일할 수 있다.
핀홀판이 또한 도 3a 또는 3c의 변화에 제공될 수 있다. 또한, 도 3c의 실시양태에서 핀홀판이 전기 전도성이고 제2 전극으로서 기능하는 것도 가능함을 알 것이다. 이 경우에 내부 챔버 (39)에서의 잉크젯 인쇄 헤드의 단지 하나의 전극, 예를 들어 하나의 압전 요소가 제1 전극을 형성하기 위해 필요하다.
도 5는 도 1에서 도시된 횡단면 C-C'에 의해 기기 (2)의 실시양태를 도시한다. 도 5의 예시에서, 증착 장치 및 플라즈마 장치는 하나의 기기 헤드 (104)를 포함하도록 일체화된다. 도 5는 전구체 공급구 (16), 전구체 배출구 (22), 및 증착 공간 (18)을 도시한다. 기기 (2)는 제1 전극 (52) 및 제2 전극 (54)을 갖는 플라즈마 장치를 추가로 포함한다. 기기 (2)는 고-전압원 (56) (도 5에 도시되지 않았지만 도 3 및 5에서 확인할 수 있음)을 추가로 갖는다.
도 5에서, 제1 전극 및 제2 전극은 기판의 표면을 따라 동기적으로 배치된다. 이러한 배치는, 예를 들어 기판 (14)을 기기 헤드 (104)를 따라 이동시킴으로써, 또한/또는 기기 헤드 (104)를 기판 (14)을 따라 이동시킴으로써 실현될 수 있다. 상기 실시양태에서, 전극 포지셔너는 증착 포지셔너에 의해 형성된다. 전극 포지셔너와 증착 포지셔너는 둘다 기판을 위한 이송 시스템에 의해 형성될 수 있다. 이러한 이송 시스템은 롤투롤(roll-to-roll) 시스템 또는 이동가능한 기판 테이블 (41)을 포함할 수 있다. 일반적으로, 기판은 가요성 기판일 수 있다.
기기 (2)의 플라즈마 장치 (6)에는 일반적으로 플라즈마 공급구 (106) 및 추가의 증착 공간 (18')이 제공될 수 있다. 사용 중에, 플라즈마가 형성될 가스, 예를 들어 아르곤 가스는 기판 (14)으로 향하여 플라즈마 공급구로 공급될 수 있다. 반응물 가스는 사용 중에, 예를 들어 원자 층 증착을 수행할 때에 플라즈마 공급구 (106)를 통해 주입될 수 있다. 따라서, 보다 일반적으로, 플라즈마 장치에는, 사용 중에, 반응물 가스를 공급하기 위한 반응물 가스 공급구가 제공될 수 있다. 반응물 가스 공급구는 플라즈마 공급구 (106)에 의해 형성될 수 있다. 플라즈마에 의해, 기판 상에 존재하는 반응물 가스 및 전구체 가스 물질은 원자 층을 형성하도록 반응할 수 있다. 플라즈마 장치에는, 예를 들어 과량의 반응물 가스 및/또는 플라즈마-가스를 포함할 수 있는 과량의 가스를 배출시키기 위한, 추가의 배출구 (108), 예를 들어 플라즈마-가스 배출구가 제공될 수 있다.
기판 (14)의 표면 (12)이 플라즈마에 의해 선택적으로 처리되어야 할 때, 표면 (12)이 처리될 위치가 결정된다. 기기 헤드 (104)에 복수 개의 제1 전극 (52.i) 및 복수 개의 제2 전극 (54.i)이 제공될 수 있기 때문에, 표면 상에서 결정된 위치에 가장 근접한, 연합된 제1 전극 (52)과 제2 전극 (4) 및 플라즈마 공급구 (106)가 선택된다. 초기에 모든 제1 전극 및 모든 제2 전극은 고-전압원 (56)으로부터 연결 해제될 수 있어, 플라즈마 방전이 발생되지 않는다. 선택된 제1 전극 (52) 및 선택된 제2 전극 (54)은 스위치를 통해 고-전압원 (56)에 연결될 수 있다. 그 경우에, 추가의 증착 공간 (18')에서의 전극 사이의 구역에서, 플라즈마 (62)가 발생될 수 있다. 플라즈마 공급구로부터의 가스 유동의 속도 때문에, 플라즈마 (62)는 플라즈마 공급구로부터 기판 (14)의 표면 (12)을 향하여 분사될 수 있다. 기기 헤드 (104)가, 기기 헤드 (104) 및/또는 기판 (14)을 위한 하나의 이송 시스템으로 일체화될 수 있는 전극 포지셔너 및 증착 포지셔너에 의해 표면 (12)을 따라 스캐닝될 수 있음을 알 것이다.
보다 일반적으로, 공간 (18) 및 (18')의 적합한 퍼징에 의해, 공급구 (16) 및 (106)가 공정 동안에 개폐될 수 있다.
도 5에는, 증착 공간 (18)과, 한편으로는 제1 전극 (52), 또한 다른 한편으로는 기판 (14) 사이의 상대적 이동 방향 (74)이 표시되어 있다. 이러한 상대적 이동은 이송 시스템에 의해 실현될 수 있다. 제1 전극 (52) 및 증착 공간 (18)은 기기에서 상기 방향 (74)을 따라 배치된다. 그 결과, 사용 중에, 기판 표면의 일부분이 증착 장치에 의해 먼저 처리될 수 있고, 그 후에 플라즈마 장치에 의해 처리될 수 있거나, 또는 그 반대의 경우도 가능하다. 그 결과, 증착 공간에 의해 처리된 기판의 일부분은 플라즈마에 의해 처리된 기판의 일부분과 중첩될 수 있다.
일반적으로, 증착 공간 (18)은 기판 표면 (12)에 대하여 증착 공간 높이 D2를 한정한다. 유동 장벽으로서 기능할 수 있는 가스 베어링 (34)은 증착 공간 높이 D2보다 짧은 간극 거리 D1을 기판에 대하여 한정하는 기판 표면 (12)과 마주보는 유동 제한 표면 (11)을 포함할 수 있다. 유동 제한 표면 (11)의 치수 C2는 전형적으로 1 내지 30 밀리미터의 범위에 있을 수 있다. 전구체 배출구 (22) 사이의 거리 C1은 전형적으로 1 내지 10 밀리미터의 범위에 있을 수 있고, 이는 또한 기판 (6)의 면에서 증착 공간 (14)의 전형적인 길이이다. D1로 표시되는, 가스-베어링 층의 전형적인 높이는 3 내지 15 마이크로미터의 범위에 있을 수 있다. 기판 (6)의 면에서 벗어나 측정된, 증착 공간 (18)의 바닥부터 기판까지의 전형적인 높이 D2는 사용 중에 3 내지 100 마이크로미터의 범위에 있을 수 있다. 이들은 모두 유효값으로 간주된다. 추가의 증착 공간 (18')의 바닥부터 기판까지의 높이 D3은 사용 중에 증착 공간 (18)의 높이 D2와 유사할 수 있다. 그러나, 추가의 증착 공간 (18')과 연합된 높이 D3은 별법으로 추가의 증착 공간 (18')과 연합된 높이 D2와 상이할 수 있는데, 예를 들면 그보다 높거나 낮을 수 있다.
기기 (2)는 적어도 전극 포지셔너 및 증착 포지셔너 (본 예시에서는 둘다 기판 테이블 (41)에 의해 형성됨)를 연결부 (112A)를 통해 제어하기 위한 기기 제어기 (110)를 포함할 수 있다. 기기 제어기 (110)는 추가로 연결부 (112B)를 통해 전압차의 발생을 제어하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 기기 제어기 (110)는 플라즈마가 발생되는 시간, 즉 플라즈마 발생이 개시되는 시간 및 플라즈마 발생이 중단되는 시간에 있어서의 시기를, 바람직하게는 반복적으로 제어할 수 있다. 그러므로, 기기 (2)에 플라즈마 방전을 시간에 있어서 선택적으로 발생시키기 위해 전극 포지셔너 및/또는 고-전압원에 커플링된 기기 제어기 (110)가 제공된다. 이는 플라즈마에 의한 기판 표면의 패턴화를 가능하게 하여, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분이 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분과 선택적으로 중첩될 수 있도록 한다. 연결부 (112B)를 통해서도, 플라즈마가 형성될 가스의 유동은 조절될 수 있다. 임의적으로, 또 다른 반응 가스가 제공될 수 있는 것이 일반적이다.
기기 제어기 (110)는 추가로 전구체 공급구를 통한 전구체 가스의 주입을 제어하고, 또한 베어링-가스 주입기 (32)를 통한 베어링 가스의 주입을 제어하도록 배열될 수 있다. 또한, 베어링 가스의 주입을 제어하기 위한 가스 제어기 (105) 및 전구체 가스의 주입을 제어하기 위한 가스 제어기 (103)가 제공될 수 있다. 제어기는 연결부 (105A) 및 (103A)를 통해 제어될 수 있다. 이들 가스 제어기는 기기 제어기 (110)에 의해 포함될 수 있다.
따라서 제어기는 원자 층의 패턴화된 증착을 실현하도록 배열될 수 있다. 예를 들어, 사용 중에 플라즈마에 의한 기판의 패턴화는 패턴화된 기판 상에 원자 층의 증착을 위한 기판 상의 원자 층의 증착보다 선행될 수 있다. 또 다른 예로서, 기기 제어기는 사용 중에, 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 가스를 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하는 것이 기판 근처에서 플라즈마 방전을 발생시키는 것보다 선행되도록 기기 헤드 (104)를 제어할 수 있어, 사용 중에 플라즈마가 기판 상에의 원자 층 형성을 위해 또는 기판 상에 존재하는 전구체-가스 물질의 제거를 위해 기판 상에 존재하는 전구체-가스 물질과 반응하도록 한다.
기기 (2)는 추가로 기판 표면의 면으로부터 벗어나 전구체 공급구 및 기판의 상대적 배치를 위해 배열될 수 있다. 또한, 증착 장치는 가스를 기기 헤드와 기판 표면 사이에 주입하기 위한 가스 주입기 (32)를 추가로 포함할 수 있고, 상기 가스는 사용 중에 가스-베어링 층 (34)을 형성한다. 도 5에서, 가스 주입기는 가스-베어링 층을 형성하기 위한 베어링-가스 주입기 (32)에 의해 형성되고, 베어링-가스 주입기는 전구체 공급구로부터 이격되어 있다.
도 5a는 제1 전극 (52.2)이 중공 니들에 의해 형성된 예를 도시한다. 중공 니들로부터 유동하는 가스는 화살표 G1로 표시된다. 보다 일반적으로, 플라즈마 장치 (6) 및/또는 기기 (2)에는 중공 니들 (52.2)의 둘레에서 가스 배출구 (13B)가 제공될 수 있다. 배출된 가스의 유동은 화살표 G2로 표시된다. 가스 유동 G1 및/또는 G2에 의해, 제1 전극, 예를 들어 중공 니들의 효과적인 냉각이 달성될 수 있다. 그러나, 별법으로 중공 니들이 충실형 니들일 수 있음이 명확할 수 있다.
부가적으로 또는 별법으로, 도 5a에 도시된 니들형 제1 전극 (52.1), (52.2), (52.3) 및 판형 제2 전극 (54) 이외에도, 다른 제1 및 제2 전극 (52A.i), (54A.i) 및/또는 (52B.i), (54B.i)이 단독으로 또는 조합되어 제공될 수 있다. 한 쌍의 제1 및 제2 전극 (52A.i), (54A.i); (52B.i), (54B.i)은 전극쌍과 연합된 플라즈마 공급구에 근접 접근해 있을 수 있다. 일반적으로 이는 플라즈마의 비교적 작은 크기 및 비교적 짧은 개폐 시간의 이점을 제공할 수 있다.
도 5b는 복수 개의 제1 전극 (52.i) 및 복수 개의 제2 전극 (54.i)이 제공된 추가의 증착 공간 (18')의 하면도를 도시한다. 도 5b는 공간의 바닥 (27) 및 돌출부 (23)를 도시한다.
도 5c는 도 5b의 상세도 (114)를 도시한다. 보다 일반적으로, 제1 전극 (52.i) 및 제2 전극 (54.i)은 플라즈마 공급구 (106) 및 가능하게는 반응물 공급구 (116)의 둘레에서, 또한 바람직하게는 그 근처에서, 예를 들면 근접 접근하여 배치될 수 있다. 복수 개의 제1 전극 (52.i) 및 복수 개의 제2 전극 (54.i)의 이러한 구성에 의해, 플라즈마의 크기는 비교적 작을 수 있다. 그 결과, 기기에 의해 발생된 패턴의 분해능은 비교적 높을 수 있다. 추가의 이점은, 제1 및 제2 전극의 플라즈마 공급구 (106)에 대한 근접한 접근성 때문에, 플라즈마를 점화하기 위해 필요한 시간 및 플라즈마를 소멸시키기 위해 필요한 시간이 비교적 단축될 수 있다는 것이다. 이는 기기 (2)를 따라 기판의 처리 속도를 상승시킬 수 있다.
보다 일반적으로, 도 3a-f에 도시된 구조체가 하나의 추가의 증착 공간에서, 공간의 바닥을 따라서 1개 또는 2개의 상호 수직 방향을 따라 제공될 수 있음은 명확할 수 있다.
본 발명은 다른 측면을 포함할 수 있다. 예를 들어, 기판은 플라스틱 기판 또는 유기 물질이 제공된 기판일 수 있다. 이러한 기판은 고온에서 상대적으로 취약할 수 있다. 본 발명은 플라즈마를 단지 국부적으로 발생시킬 수 있기 때문에, 전구체 가스 물질로부터 원자 층을 달성하기 위해 필요할 수 있는 고온에 전체 기판을 노출시키는 것을 생략할 수 있다. 기기는 임의로 유리하게 단일 웨이퍼 반응기에서 일체화될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은, 바람직하게는 패턴화된 원자 층의 적층체를 달성하도록 임의로 반복될 수 있다. 그러나, 원자 층의 적층체는 또한 비패턴화 층을 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 방법 및/또는 본 발명에 따른 기기는 임의로 유리하게 종이를 코팅하고/거나, 안경 코팅을 적용하고/거나, 비정형 표면, 예컨대 안경을 코팅하고/거나, 미네랄 유리를 코팅하고/거나, 유기 물질을 코팅하는 데에 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법 및/또는 본 발명에 따른 기기는 임의로 유리하게 장벽 코팅, 하드 코트, 및/또는 반사방지 코팅을 증착시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법 및/또는 본 발명에 따른 기기는 임의로 유리, 예컨대 바릴룩스(varilux) 유리의 제조에 사용될 수 있는 다초점 층을 적용하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 따른 방법 및/또는 본 발명에 따른 기기는 임의로 안경의 채색을 위해 사용될 수 있다. 본 발명은, 바람직하게는 본 발명에 따른 방법을 수행하도록 배열된, 본 발명에 따른 기기에 사용하기 위한 고전압원 및 인쇄 헤드를 포함하는 변형 키트를 제공할 수 있다. 변형 키트는 바람직하게는 가스를 인쇄 헤드의 제1 전극을 향하여 인도하기 위한 가스 유입구를 추가로 포함한다. 변형 키트에는 바람직하게는 중간 구조체가 추가로 제공된다. 복수 개의 제1 전극은 임의로 해머뱅크, 예를 들어 US 6,779,935 B1에 개시된 해머뱅크에 의해 포함될 수 있다. 본 발명에 따른 방법은 화학적 증기 증착에 의한, 패턴화된 ALD 또는 CVD 층과 중첩된, 본질적으로 비패턴화된 층의 증착을 임의로 포함할 수 있다. 본 발명은 또한 공정에 가스 및 전구체를 제공하는 샤워 헤드; 제1 방전 부분을 갖는 제1 전극 및 제2 방전 부분을 갖는 제2 전극, 제1 전극과 제2 전극 사이에 큰 전압차를 발생시키기 위한 고전압원, 및 제1 전극을 기판에 대하여 배치시키기 위한 배치 수단, 예를 들어 전극 포지셔너를 포함하는, 급속 플라즈마 보조 ALD (원자 층 증착) 또는 CVD (화학적 증기 증착) 공정을 사용하는 기판 표면의 패턴화 장치를 제공할 수 있으며, 여기서 배치 수단은 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 큰 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 방전 부분과 제2 방전 부분 사이의 거리가 충분히 짧은 제1 위치에, 또한 큰 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 방전 부분과 제2 방전 부분 사이의 거리가 충분히 넓은 제2 위치에 선택적으로 배치하도록 배열되고, 플라즈마는 ALD 층 및/또는 CVD 층의 패턴화된 형성을 용이하게 한다.
따라서, 명세서, 도면 및 예시는 제한적인 의미보다는 예시적인 것으로 간주되어야 한다. 그러므로, 본 발명은 본원에 기재된 실시양태 및 변화로 제한되지 않는다. 예를 들어, 대기 조건하에, 진공 조건하에, 또는 다양한 제어 압력 조건하에, 본원에 기재된 방법이 수행될 수 있고/거나 기기가 사용될 수 있다.
청구항에서, 괄호 안의 임의의 참조 부호는 청구항을 제한하는 것으로 이해되어서는 안 된다. 용어 '포함하는'은 청구항에서 나열된 것 이외의 특징 또는 단계의 존재를 제외하지 않는다. 추가로, 용어 '하나의' 및 '한'은 '유일한 하나'로 제한하는 것으로 이해되어서는 안 되고, 대신에 '적어도 하나'를 의미하기 위해 사용된 것이며, 복수를 제외하지 않는다. 특정한 조치가 상호 상이한 청구항에서 인용된다는 단순한 사실이 이러한 조치의 조합이 유리하게 사용될 수 없음을 나타내는 것은 아니다.

Claims (22)

  1. 증착 장치에 의한 기판 표면 상의 층의 증착 방법으로서,
    상기 증착 장치는 전구체 공급구 및 전구체 배출구가 제공된 증착 공간을 포함하며, 사용 중에 증착 공간이 증착 장치 및 기판 표면에 의해 구획되는 것이고,
    상기 방법은 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 가스를 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하는 것, 주입된 전구체 가스의 일부를 증착 공간으로부터 배출시키는 것, 및 증착 공간 및 기판을 서로에 대하여 기판 표면의 면을 따라 배치시키는 것을 포함하고, 제1 전극 및 제2 전극을 제공하는 것, 제1 전극 및 기판을 서로에 대하여 배치시키는 것, 및 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압차를 발생시킴으로써 기판과 접촉시키기 위해 기판 근처에서 플라즈마 방전을 발생시키는 것을 추가로 포함하며, 여기서 플라즈마에 의해 기판의 표면을 패턴화하기 위해, 시간 및/또는 위치에 있어서 선택적으로 플라즈마 방전을 발생시켜, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분이 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분과 선택적으로 중첩되도록 하는 것을 포함하고, 기기의 베어링(bearing)-가스 주입기에 의해, 기기와 기판 표면 사이에 베어링 가스를 주입함으로써 가스-베어링 층을 형성하는 것을 추가로 포함하는 증착 방법.
  2. 제1항에 있어서, 기판의 패턴화를 기판 상의 층의 증착보다 선행하여 층을 패턴화된 기판 상에 증착시키는 증착 방법.
  3. 제1항에 있어서, 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 가스를 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하는 것을, 기판 근처에서 플라즈마 방전을 발생시키는 것보다 선행하여, 플라즈마가 기판 상에의 층 형성을 위해 또는 기판 상에 존재하는 전구체-가스 물질의 제거를 위해 기판 상에 존재하는 전구체-가스 물질과 반응하도록 하는 증착 방법.
  4. 제1항에 있어서, 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 가스를 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하는 것을, 기판 근처에서 플라즈마 방전을 발생시키는 것과 동시에 수행하는 증착 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 짧은 제1 위치에 배치시킴으로써 플라즈마 방전을 선택적으로 발생시키는 것, 및 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 넓은 제2 위치에 배치시킴으로써 플라즈마 방전을 선택적으로 소멸시키는 것을 포함하는 증착 방법.
  6. 제5항에 있어서, 제1 전극을 제1 위치로 이동시킬 때 제1 전극을 제2 전극으로 향하는 방향으로 이동시키는 것, 및 제1 전극을 제2 위치로 이동시킬 때 제1 전극을 제2 전극으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 것을 포함하는 증착 방법.
  7. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전극 및 제2 전극을 기판의 표면을 따라 동기적으로 배치시키는 것을 포함하는 증착 방법.
  8. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 제1 전극 및/또는 기판을 향하여 그 곳에서 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 공급하는 것, 및/또는 가스를 제1 전극 및/또는 기판으로부터 배출시키는 것을 포함하는 증착 방법.
  9. 기판의 표면 상의 원자 층 증착 또는 화학적 증기 증착과 같은 층 증착을 위한 증착 장치를 포함하는 기기로서,
    상기 증착 장치는 전구체 공급구, 전구체 배출구, 및 사용 중에 증착 장치 및 기판 표면에 의해 구획되는 증착 공간을 포함하며, 여기서 증착 장치는 기판 표면과 접촉시키기 위해 전구체 가스를 전구체 공급구로부터 증착 공간으로 주입하도록 배열되고, 또한 주입된 전구체 가스의 적어도 일부를 증착 공간으로부터 전구체 배출구를 통해 배출시키도록 배열되며, 증착 장치는 증착 공간 및 기판을 서로에 대하여 기판 표면의 면을 따라 배치시키도록 배열된 증착 포지셔너(positioner)를 포함하는 것이고,
    상기 기기는 제1 전극, 제2 전극, 및 고-전압원을 갖는 플라즈마 장치를 추가로 포함하고, 상기 플라즈마 장치는 제1 전극 및 기판의 상대적 배치를 위한 전극 포지셔너를 추가로 가지며, 고-전압원에 의해 제1 전극과 제2 전극 사이에 전압차를 발생시킴으로써 기판 표면과 접촉시키기 위해 기판 근처에서 플라즈마 방전을 발생시키도록 배열되는 것이고, 여기서 상기 기기에는 플라즈마에 의한 기판 표면 패턴화를 위해 시간 및/또는 위치에 있어서 선택적으로 플라즈마 방전을 발생시키도록 전극 포지셔너 및/또는 고-전압원에 커플링된 기기 제어기가 제공되어, 전구체 가스에 의해 접촉된 기판의 일부분이 플라즈마에 의해 접촉된 기판의 일부분과 선택적으로 중첩되도록 하고, 상기 기기는 기기와 기판 표면 사이에 베어링 가스를 주입하도록 배열된 베어링 가스 주입기를 추가로 포함하고, 그에 따라 사용 중에 베어링 가스가 가스 베어링을 형성하는 것인 기기.
  10. 제9항에 있어서, 제1 전극 및 증착 공간이 기기에서 증착 포지셔너에 의해 실현된 상대적 이동 방향을 따라 배치되어, 사용 중에, 증착 공간에 의해 처리된 기판의 일부분이 플라즈마에 의해 처리된 기판의 일부분과 중첩되는 것인 기기.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서, 전극 포지셔너가 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 짧은 제1 위치에, 및 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 넓은 제2 위치에 선택적으로 배치시키도록 배열된 것인 기기.
  12. 제9항 또는 제10항에 있어서, 전극 포지셔너가 제1 전극을 제2 전극으로 향하는 방향 및 제2 전극에서 멀어지는 방향으로 이동시키도록 배열된 것인 기기.
  13. 제9항 또는 제10항에 있어서, 전극 포지셔너가 제2 전극을 제1 전극과 동기적으로 배치시키도록 배열된 것인 기기.
  14. 제9항 또는 제10항에 있어서, 제1 전극 및/또는 기판을 향하여 그 곳에서 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 공급하기 위한 플라즈마-가스 공급구가 제공되고/거나, 가스를 제1 전극 및/또는 기판으로부터 배출시키기 위한 플라즈마-가스 배출구가 제공된 기기.
  15. 제9항 또는 제10항에 따른 기기 및/또는 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 적어도 하나의 원자 층 또는 화학적 증기 증착 층을 증착시킴으로써 원자 층의 적층체로부터 발광 다이오드를 제조하거나, 또는 (O)LED 소자, RFID 태그 또는 태양-전지 소자와 같은 메조-규모 전자 소자; MEMS 소자, 마이크로-렌즈 또는 다초점 렌즈와 같은 메조-규모 3차원 구조체; 랩-온-칩(lab-on-chip); 바이오칩; 기판으로부터의 인쇄가능한 플라스틱체 또는 오프셋 인쇄 판을 제조하는 방법.
  16. 제1항에 있어서, 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 짧은 제1 위치에 배치시킴으로써 플라즈마 방전을 선택적으로 발생시키는 것, 및 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 넓은 제2 위치에 배치시킴으로써 플라즈마 방전을 선택적으로 소멸시키는 것을 포함하며, 제1 전극 및 제2 전극을 기판의 표면을 따라 동기적으로 배치시키는 것을 포함하는 증착 방법.
  17. 제1항에 있어서, 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 짧은 제1 위치에 배치시킴으로써 플라즈마 방전을 선택적으로 발생시키는 것, 및 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 넓은 제2 위치에 배치시킴으로써 플라즈마 방전을 선택적으로 소멸시키는 것을 포함하며, 제1 전극을 제1 위치로 이동시킬 때 제1 전극을 제2 전극으로 향하는 방향으로 이동시키는 것, 및 제1 전극을 제2 위치로 이동시킬 때 제1 전극을 제2 전극으로부터 멀어지는 방향으로 이동시키는 것을 포함하고, 제1 전극 및 제2 전극을 기판의 표면을 따라 동기적으로 배치시키는 것을 포함하는 증착 방법.
  18. 제9항 또는 제10항에 있어서, 전극 포지셔너가 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 짧은 제1 위치에, 및 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 넓은 제2 위치에 선택적으로 배치시키도록 배열되며, 전극 포지셔너가 제1 전극을 제2 전극으로 향하는 방향 및 제2 전극에서 멀어지는 방향으로 이동시키도록 배열된 것인 기기.
  19. 제9항 또는 제10항에 있어서, 전극 포지셔너가 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 짧은 제1 위치에, 및 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 넓은 제2 위치에 선택적으로 배치시키도록 배열되며, 전극 포지셔너가 제2 전극을 제1 전극과 동기적으로 배치시키도록 배열된 것인 기기.
  20. 제9항 또는 제10항에 있어서, 전극 포지셔너가 제1 전극을 제2 전극에 대하여, 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 지원할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 짧은 제1 위치에, 및 발생되는 전압차에서 플라즈마 방전을 방지할 정도로 제1 전극과 제2 전극 사이의 거리가 넓은 제2 위치에 선택적으로 배치시키도록 배열되며, 제1 전극 및/또는 기판을 향하여 그 곳에서 플라즈마를 형성하기 위한 가스를 공급하기 위한 플라즈마-가스 공급구가 제공되고/거나, 가스를 제1 전극 및/또는 기판으로부터 배출시키기 위한 플라즈마-가스 배출구가 제공된 기기.
  21. 제18항에 따른 기기에 의해 적어도 하나의 원자 층 또는 화학적 증기 증착 층을 증착시킴으로써 원자 층의 적층체로부터 발광 다이오드를 제조하거나, 또는 (O)LED 소자, RFID 태그 또는 태양-전지 소자와 같은 메조-규모 전자 소자; MEMS 소자, 마이크로-렌즈 또는 다초점 렌즈와 같은 메조-규모 3차원 구조체; 랩-온-칩(lab-on-chip); 바이오칩; 기판으로부터의 인쇄가능한 플라스틱체 또는 오프셋 인쇄 판을 제조하는 방법.
  22. 제16항 또는 제17항에 따른 방법에 의해 적어도 하나의 원자 층 또는 화학적 증기 증착 층을 증착시킴으로써 원자 층의 적층체로부터 발광 다이오드를 제조하거나, 또는 (O)LED 소자, RFID 태그 또는 태양-전지 소자와 같은 메조-규모 전자 소자; MEMS 소자, 마이크로-렌즈 또는 다초점 렌즈와 같은 메조-규모 3차원 구조체; 랩-온-칩(lab-on-chip); 바이오칩; 기판으로부터의 인쇄가능한 플라스틱체 또는 오프셋 인쇄 판을 제조하는 방법.
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