KR102144321B1 - 직접 액상 증착 - Google Patents

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Abstract

코팅 물질과 용매의 액체 전구체 재료가 저장기에 제공된다. 하나의 변형체에 있어서, 액체 전구체 재료는 증류되고, 생성된 액체 코팅 물질은 증발되고, 증기 분배 노즐 장치(7)를 통하여 진공 용기(3)와 코팅될 기판(5)에 분출된다. 또는, 액체 전구체 재료는 직접 증발된다. 2성분 증기 코팅 물질로부터 증기가 코팅될 기판(5')에 적용된다. 이러한 변형체에 있어서, 용매 증기와 코팅 물질 증기의 분리는 특히 다운스트림 증발로 수행된다. 증기 분배 노즐 장치는 오목한 증기 분배 부재(470)의 정점에서의 증기 인풋(474)과 증기를 리세스(472)의 벽(478)으로 향하게 하는 단일의 표면 편향 부재(476)를 갖는다.

Description

직접 액상 증착{Direct Liquid Deposition}
본 발명은 진공 코팅 방법 및 장치에 관한 것이다. 특히, 코팅 장치와 공정은 얇은 코팅층을 소위 직접 액상 증착(Direct Liquid Deposition; DLD)에 의해 기판의 표면에 적용 가능하게 한다. 용어 기판은 광범위하게 이해된다: 기판은, 이들로 제한되는 것은 아니지만, 반도체 재료(예를 들면, 원형, 직사각형 또는 불규칙한 형태의 웨이퍼), 플라스틱, 세라믹, 유리, 금속 또는 이들의 조합물로부터의 편평하거나 형태를 갖춘 (3-D) 공작물을 포함할 수 있다.
본 발명은 유기 반도체[OLED, 유기 태양전지(organic photo-voltaic; OPV), 유기 일렉트로닉(organic electronic) 등]의 증착에서부터 기능성 코팅물[예를 들면, 터치 패널에 대한 방오성(防汚性), 친유성(oleophobic), 친수성, 보호성 또는 용이 세정 처리 등]의 증착까지의 범위에 걸쳐서 응용 스펙트럼이 넓다. 그러나, 본 발명은 이러한 응용에 제한받지 않는다.
일반적으로, 직접 액상 증착(DLD) 공정은 기상 증착(PVD) 공정으로서 공지되어 있는 증착 공정의 패밀리의 가장 폭넓은 이해 사항에 속한다. 이의 가장 간단한 형태로, DLD는 액체 물질(예: 윤활제, 중합체 또는 중합체 전구체 재료)을 가열된 진공 용기 안에서 증발시켜 물질의 하나 이상의 성분을, 진공 용기 속에서 압력에서 물질의 증발점 이하의 온도인 진공 하에 기판의 차가운 표면 위에 응축시키는 것을 포함한다. 중합체 전구체 재료의 경우, 이러한 중합체 전구체 재료는 표면에서 중합되거나, 예를 들면, 열 및/또는 습기 및/또는 자외선 광에 의해 나중에 경화될 수도 있다. 따라서, 액체는 화학적 변화없이 기판 위에 직접 증착된다: 발생하는 변화는 액체에서 증기로의 상 변화일 뿐이다. 일반적으로, 용어 "코팅 물질"은 하나 이상의 부품을 기판 위에 증착시키고자 하는 물질을 나타내기 위해 본원 명세서에서 사용한다. "전구체 재료"는, 예를 들면, 용액을 생성하기 위해, 용매에 용해된 코팅 물질을 나타내기 위해 사용한다.
일반적으로, 증착될 코팅 물질은 대단히 점성이며, 따라서 다루기가 곤란하다. 그 결과, 코팅 물질은 용매 속에 용질로서 용해되어 액체 전구체 재료를 생성하는데, 이는 코팅 물질 자체보다 점도가 현저하게 낮으며, 이로써 취급, 주입 등이 용이하게 된다. 게다가, 자가중합(autopolymerization)되는 경향을 가진 코팅 물질의 경우에는, 용매는 코팅 물질의 안정화에 기여하며, 이로써 자가중합(自家重合)을 방지하고, 증발에 보다 높은 온도를 필요로 하는 농후화를 추가로 방지한다.
그러나 용매가 존재하여, 증착된 코팅물의 품질에 영향을 끼칠 수 있다. 용매는 비등점이 코팅 물질의 비등점보다 상당히 낮으며, 이로 인해 증발점에서 코팅 물질의 스플래싱(splashing)을 야기하여, 최악의 경우, 기판 위에 액상 얼룩이 생기게 할 수 있다. 게다가, 증착 동안 용매가 점진적으로 증발함에 따라, 진공 용기 속의 증발된 액체 물질/용매의 조성으로 인하여, 1 용량(one dose)의 전구체 재료가 증발하면서, 증착된 코팅물의 품질은 변할 수 있다.
미국 공개특허공보 제2011/0195187호에서는, 용매에 용해된 코팅 물질을 포함하는 액체 전구체 재료를 근거로 하여 기판에 대한 친유성 코팅물의 적용과 관련하여 몇몇 불리한 점들을 극복하려고 시도했다. 당해 문헌은 진공 용기 그 자체에 놓이는 증발 장치를 제안했다. 액체 전구체 재료는 증발 장치로 공급되고, 제1 압력 및/또는 온도 상황(temperature regime) 하에 용매가 액체 전구체 재료에서 증발해나가는 원위치 증발 단계로 처리되고, 이어서 코팅 물질이 제2 압력 및/또는 온도 상황 하에 증발하는 후속의 증발 단계로 처리된다. 이는 느린 2단계 공정이고, 본 출원인이 실험한바, 이러한 공정의 결과는 특히 증착 시간에 따라 변하는 코팅물의 품질과 관련하여 완전히 만족스럽지 않은 것으로 밝혀졌다. 게다가, 공정이 느리기 때문에, 코팅 물질은 비교적 장기간 동안 비교적 높은 열에 노출되어, 예를 들면, 자가중합에 의한 물질의 열화(degradation)가 야기된다. 이로써 또한 코팅물의 품질이 저하된다.
미국 공개특허공보 제2003/0175422호에는, 컴퓨터 하드 디스크의 표면에 대하여 직접 액체 증착법으로 윤활제 필름(lubricant film)을 증착시키는 기상 증착 장치가 기재되어 있다. 그러나, 당해 장치는 재료가 노즐의 일부에서 응축되어 노즐을 (부분적으로) 막히게 하고 코팅물의 분포를 불균일하게 하여 친유성 코팅물의 증착에는 만족스럽지 않은 것으로 판명되었다.
발명의 요약
따라서 본 발명의 목적은 위에서 언급한 불리한 점들 중의 하나 이상을 극복하고, 이로써 코팅 품질을 개선하고 코팅 속도를 향상시키는 것이다.
발명의 제1 국면
본 발명의 목적은 증기 분배 노즐 장치를 진공 용기 안에 제공함을 포함하는 코팅된 기판의 제조 방법으로 본 발명의 제1 국면을 달성하는 데 있다. 증기 분배 노즐 장치는 증기를 분출하기 위한 분출 오프닝 장치(ejection opening arrangement)를 포함한다. 예를 들면, 스마트폰의 하나 이상의 커버 유리 또는 기타의 휴대 기기일 수 있는 하나 이상의 기판의 장치 또한 진공 용기 속에 제공되고, 아무리 늦어도 기판 장치가 진공 용기 안에 제공될 때, 후자를 배기(排氣)한다. 진공 용기는 진공 하에 일정하게 유지되거나, 기판 장치가 진공 용기 속에 도입되고나서 배기될 수 있다.
하니 이상의 성분이 용매에 용해되어 기판 또는 기판들 위에 증착될 것으로 정해진 코팅 물질을 포함하는 액체 전구체 물질은 증류되어 코팅 물질로부터 용매를 분리하고, 이로써 코팅 물질이 회수된다. 이러한 증류 결과의 일부, 즉 이렇게 회수된 코팅 물질의 분획은 소정의 부분으로서 열적으로 증발되고, 이러한 열적으로 증발된 소정의 부분의 적어도 일부분은 분출 오프닝 장치를 통하여 진공 용기 속으로 분출되며, 여기서 기판 또는 기판들 위에 증착된다. 이어서, 기판의 장치를 진공 용기로부터 제거한다.
결과적으로, 전구체 물질의 증류는 전구체 물질의 증발와는 상이하게 발생하기 때문에, 증착 동안 용매가 진공 용기 속에 실질적으로 존재하지 않으며, 이로써 코팅 균제도(coating evenness)와 코팅 품질이 향상된다. 게다가, 충분한 전구체 물질이 증기의 하나 이상의 "샷(shot)"에 대하여 증발될 필요가 있기 때문에, 증류 결과의 분획만의 증발로 보다 빠른 증착이 가능하며, 각각의 샷은 소망하는 두께의 코팅물을 당시의 진공 용기 속에 존재하는 기판 또는 기판들 위에 증착시키기에 충분하다. 결과적으로, 비교적 다량의 코팅 물질의 증발을 어떤 시점에서도 피하고, 증발 전에 전구체 물질이 비교적 높은 열에 지나치게 노출되는 것을 방지하며, 코팅물의 열화(deterioration)를 감소시키며, 따라서 코팅 품질이 향상된다.
상반되지 않는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발의 결과물은 단일 샷으로 분출한다. 즉, 코팅 물질의 소정의 부분을 증발시킴으로써 생성된 모든 증기를 단일 샷으로 분출한다. 그 결과, 코팅 물질 증기는 기상으로 저장될 필요가 없으며, 이는 방법을 간소화한다
상반되지 않는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 다른 실시양태에 있어서, 증발의 결과물은 2개 이상의 시간 이산성 샷(time discrete shot)으로 분출된다. 따라서, 증발된 소정 부분의 코팅 물질은 몇몇 코팅 샷에 충분하며, 이러한 증기는 준비가 가능한 상태에서 유지되어 몇몇의 개별 샷으로 방출된다. 그 결과, 지나치게 적은 양의 액체를 투여하고 다루는 것은 기술적으로 어렵기 때문에, 보다 많은 소정의 부분을 생산할 수 있기 때문에(이는 실제로 달성하기가 더 쉽다), 코팅 물질을 이의 액체 형태로 다루기가 더욱 용이하다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 코팅은 코팅 물질의 단일의 소정 부분에 의해 증기의 하나 이상의 샷으로 수행된다. 그 결과, 일관성 있는 코팅물이 생성된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 코팅은 증발의 결과물의 하나 이상의 1회의 개별 샷으로 분출함으로써 수행된다. 코팅 물질 증기를 단일의 개별 샷으로 분출함으로써 두께가 균질한 코팅이 기판 위에 생성되는 반면, 다수의 샷의 코팅은 증착될 코팅물이 더 두꺼워지게 한다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 가스 흐름(flow of gas)은 코팅 물질 증기의 분출에 중첩된다. 이러한 가스는 바람직하게는 불활성 가스, 예를 들면, 질소 및/또는 아르곤이다. 이러한 중첩된 가스 흐름은 증발된 코팅 물질이 증발 용기 속으로 균질하고도 효율적으로 이동하는 것을 도우며, 그 결과, 품질이 우수한 코팅물이 생성된다. 추가의 실시양태에 있어서, 이러한 중첩된 가스 흐름은 적어도 코팅 동안 연속적인 방식으로 형성된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발의 결과물은 라미나상 가스류에서 분출 쪽으로 전달된다. 이러한 가스는 바람직하게는 불활성 가스, 예를 들면, 질소 및/또는 아르곤이다. 그 결과, 코팅 물질 증기는 노즐 장치 쪽으로 원활하게 흐른다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발의 결과물은 진공 용기 속으로 팽창한다. 이러한 팽창은 바람직하게는 흐름 채널 부재 등의 흐름 저항 부재(flow resistance element) 및/또는 금속 폼 부재(metal foam element), 와이어 울(wire wool), 하나 이상의 거즈(gauze) 등의 흐름 확산기 부재(flow diffuser element)를 통하여 및/또는 팽창에 대하여 실질적인 층류 속에서 및/또는 이로써 적어도 코팅 동안 용기의 펌핑을 수행한다. 그 결과, 마찬가지로, 증발된 코팅 물질이 증발 용기 속으로 원활하게 이동한다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 용매를 제거하기 위한 전구체 물질의 증류는 감압 및/또는 승온하에, 바람직하게는 실온 및 감압에서 수행되어 전구체 물질과 코팅 물질이 분해를 야기할 수 있는 상승된 온도에 노출되는 것을 방지한다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 분출은 축 주위에 링 형태의 분출 패턴으로
축에 대하여 동축 방향으로; 및
축에 대하여 동축 방향으로, 그리고 축으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 분출방향 성분(당해 성분은 바람직하게는 분출 방향의 우세한 성분이다)을 포함하는 것 중의 적어도 하나를 수행한다.
그 결과, 증기 분배 및 코팅 분포는 최적화될 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 하나 이상의 기판의 표면은 코팅 전에, 바람직하게는 투명 층의 반응성 이온 에칭 및/또는 증착에 의해 예비처리된다. 투명 층은 바람직하게는 SiO2, SiN, Al2O3 및 AlN 중의 하나 이상이다. 이러한 예비처리는 증착될 코팅물에 대하여 깨끗하고 균일하며 평탄한 표면을 제공하며, 이로써 코팅 품질과 평탄성(smoothness)이 향상된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발은 증발기 컴파트먼트(vaporising compartmenet) 속에서 수행하고, 증발의 결과물은 증발기 컴파트먼트로부터 분출된다. 이로써, 압력 코스(pressure course)는 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 하나 이상에서 확립되고, 이러한 압력 코스는 증발될 코팅 물질의 증기압으로 인해 최대로 상승하고, 최대 도달로부터 최대한 10초, 바람직하게는 최대한 5초, 보다 더 바람직하게는 최대한 1초 이내에 상승값의 1/2로 떨어진다. 이로써, 신속한 증발과 비례하여 증가하는 신속한 코팅이 가능해진다. 추가의 실시양태에 있어서, 압력 코스는 적어도 0.5초 이내에 상승값의 1/2로 떨어진다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 소정 부분은 최대한 30분 이내에 증발에 제공된다. 즉, 코팅 물질의 소정 부분은 증발 챔버 속으로 신속하게 주입된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 코팅 물질의 증발로 인해 생성된 압력에 좌우되는 압력이 감지되고, 이러한 감지의 결과는 바람직하게는 네가티브 피드백 제어 루프(negative feedback control loop)에서 공정 모니터링 및/또는 공정 제어에 이용된다. 종속적인 압력은 바람직하게는 진공 용기 속에서 감지되고, 증발의 결과물은 바람직하게는 흐름 채널(flow channel)을 통하여 용기로 공급된다. 따라서, 정확한 공정 제어가 보장된다. 게다가, 증발의 결과물은 바람직하게는 흐름 채널을 통하여 용기로 공급된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 하나 이상의 기판의 장치는 코팅 동안 증기 분배 노즐 장치의 분출 오프닝 장치에 대하여 집중시켜 유지한다. 이로써, 하나 이상의 기판에 대하여 균일한 코팅 분포가 보장된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 하나 이상의 기판의 추가의 장치는 매 20초 미만, 바람직하게는 10초 미만, 보다 더 바람직하게는 5초 미만의 장치 속도로 진공 용기에 공급되며, 이로써 인-라인 코팅 방법에서 높은 비율의 처리량이 제공된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발의 결과물의 일부는 이의 분출 전 및/또는 동안, 및/또는 이의 분출 후에, 코팅 전에 가열된다. 이로써, 코팅 재료가 증기 공급원의 소망하지 않는 부분 위에 코팅을 형성하는 것이 방지된다.
마찬가지로, 본 발명의 목적은, 본 발명의 제1 국면의 위에서 언급한 방법들 중의 하나에 따라, 휴대 가능한 장치의 스크린 또는 스크린을 코팅된 기판으로서 제조함을 포함하는, 휴대 가능한 장치 또는 휴대 가능한 장치의 스크린을 제조하는 방법으로 달성된다. 스크린은 터치스크린인 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 목적은 코팅 장치에 의해 발명의 제1 국면에서 달성된다. 이러한 코팅 장치는 이후에 용매에 용해된 코팅 물질을 포함하는 액체 전구체 재료를 위한 저장기(reservoir)를 포함하며, 저장기는 아웃풋(output)을 포함한다. 저장기의 아웃풋과 가동 접속 상태인 제1 인풋을 가진 증류 유닛(distillation unit)이 제공되고, 제1 아웃풋은 코팅 물질이고 제2 아웃풋은 용매이다. 증발기 컴파트먼트가 제공되는데, 당해 증발기 컴파트먼트는 제2 인풋과 제3 아웃풋을 갖는다.
제1 아웃풋은 제1 제어 인풋을 구비하고 제1 제어 인풋에 작동 가능하게 접속된 제어 가능한 밸브 장치를 통하여 제2 인풋에 동작 가능하도록 접속된다. 진공 용기 속에 분배 오프닝 장치를 구비한 분배 노즐을 포함하는 증기 분배 노즐 장치가 제공되며, 증기 분배 노즐은 제3 아웃풋과 가동 접속 상태에 있는 제3 인풋을 구비한다. 기판 캐리어가 진공 용기 속에 제공되며, 기판 캐리어는 진공 분배 노즐의 분배 오프닝 장치의 맞은편에 위치할 수 있다.
이러한 특징들의 결과로서, 전구체 재료의 증류는 개별적인 증류 유닛 속에서의 전구체 재료의 증발과는 별도로 발생할 수 있기 때문에, 증착 동안 용매가 진공 용기 속에 실질적으로 존재하지 않으며, 코팅 균제도와 코팅 품질이 개선된다. 게다가, 증기의 하나 또는 몇몇 "샷"에 대하여 충분한 전구체 재료만이 증발될 필요가 있기 때문에, 증류 결과물의 분획만을 증발하는 것은 신속한 증착이 가능해지도록 하며, 각각의 샷은 그 시점에 진공 용기 속에 존재하는 기판 또는 기판들 위에 소망하는 두께의 코팅물을 증착시키기에 충분하다. 그 결과, 어떤 시점에서 코팅 재료가 비교적 다량으로 증발되는 것이 당해 장치 안에서 방지되며, 전구체 재료가 증발 전에 비교적 높은 열에 지나치게 노출되는 것을 피하고, 코팅 물질의 열화(劣化)를 저하시키며, 따라서 코팅 품질이 향상된다.
상반되지 않는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 추가의 제어 가능한 밸브 장치가 제공되는데, 이는 제2 제어 인풋을 구비하고, 제3 아웃풋과 제3 인풋 사이에서 상호 접속된다. 제어 유닛은 제2 제어 인풋과 가동 접속 상태인 제2 제어 유닛을 구비한다. 이는 증발기 컴파트먼트로부터의 코팅 물질을 증기 분배 노즐 장치로 투여하는 것을 제어하는 수단을 제공한다.
상반되지 않는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 제어 유닛은 제1 제어 인풋에 가해지는 신호를 위한 제1 제어 펄스 발생기를 포함하며, 이로써 코팅 물질을 증발기 컴파트먼트 속으로 투여하기 위한 제어 수단이 제공된다. 추가의 실시양태에 있어서, 제1 제어 인풋에 대한 밸브 오프닝 펄스는 최대한 30msec 동안 지속되는데, 이로써 주입될 코팅 물질이 진공 챔버 속으로 신속하게 투여될 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 추가의 제어 가능한 밸브 장치가 제공되는데, 이는 제2 제어 인풋을 구비하고, 제3 아웃풋과 제3 인풋 사이에서 상호 접속된다. 제어 유닛은 제2 제어 인풋과 작동 가능하게 접속된 제2 제어 아웃풋을 구비하고, 제2 제어 인풋에 가해지는 신호를 위한 제2 제어 펄스 발생기를 포함한다. 따라서, 제어 가능한 밸브 장치 둘 다는 공정 조작자가 소망하는 바에 따라 제어할 수 있다. 추가의 실시양태에 있어서, 제어 유닛은 제1 제어 인풋에 대하여 발생하는 펄스의 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency)에 적어도 동등한 펄스 반복 주파수를 갖는 제2 제어 유닛에 대하여 펄스를 생성하며, 이들 두 펄스는 동시에 발생한다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 장치는 가스 저장기와 가동 접속 상태에 있는 적어도 하나의 캐리어 가스 공급 라인을 포함한다. 하나 이상의 가스 공급 라인(들)은 다음 위치들 중 적어도 하나의 위치에서 가스를 배출하도록 배열된다:
예를 들면 가스 압력을 공급하여 전구체 재료를 증류 유닛으로 강제로 보내는 증류 유닛의 업스트림;
예를 들면, 가스 압력을 증류 유닛 바깥의 회수된 코팅 재료에 강제로 공급하는 증류 유닛에서;
예를 들면, 가스 압력을 공급하여 코팅 물질을 증발기 컴파트먼트로 강제로 보내는 제1 아웃풋과 제2 인풋 사이에서;
예를 들면, 캐리어 가스를 공급하여, 증발된 코팅 물질을 증발기 컴파트먼트를 통하여, 증발기 컴파트먼트 외부로 이동시키는 증발기 컴파트먼트에서;
예를 들면, 캐리어 가스를 공급하여, 증발된 코팅 물질을 증발기 컴파트먼트로부터 증기 분배 노즐로 이동시키는 제3 아웃풋과 제3 인풋 사이에서;
예를 들면, 캐리어 가스를 공급하여, 증발된 코팅 물질을 증기 분배 노즐을 통하여 이동시키는 증기 분배 노즐에서;
예를 들면, 캐리어 가스를 공급하여, 증발된 코팅 물질을 제3 아웃풋으로부터 분배 오프닝 장치로 이동시키는, 분배 오프닝 장치와 제3 아웃풋 사이에서 상호 접속된, 바람직하게는 흐름 채널 장치 또는 흐름 확산기 부재인 흐름 저항 부재의 업스트림.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 적어도 하나의 흐름 저항 부재가 제공되는데, 이는 바람직하게는 분배 오프닝 장치와 제3 아웃풋 사이에서 상호 접속된 흐름 채널 장치 또는 흐름 확산기 부재이다. 이로써, 최적화된 증기 흐름이 달성된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 제어 유닛은 제1 제어 인풋에 가해지는 신호를 위한 제어 펄스 발생기를 포함한다. 기판 캐리어는 제어 가능한 드라이브에 의해 진공 용기 속에 배치될 수 있으며, 이의 작동은 제1 제어 인풋에 대한 펄스의 발생과 함께 동시에 발생한다. 바람직하게는 2개 이상의 기판 캐리어가 제공되며, 제1 제어 유닛에서 발생한 펄스의 펄스 반복 주파수와 동등한 주파수에서 후속적으로 배치되도록 조정되며, 그 결과, 인-라인 작업에서 기판 장치당 코팅 물질의 원 샷이 되거나, 펄스의 주파수가 기판 캐리어의 위치의 주파수의 정배수(integer multiple)이며, 그 결과, 인-라인 작업에서 기판 장치당 코팅 물질의 멀티 샷(multiple shot)이 된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 분배 오프닝 장치는, 축 주위에 링 형태의 분출패턴을 생성시키기 위해, 축에 대하여 동축 방향, 및 축에 대하여 동축 방향으로, 축으로부터 반경 방향 바깥쪽으로의 오프닝 축 방향을 포함하는 것 중의 하나 이상에 따라 배치된 하나 이상의 오프닝을 포함한다. 이로써, 기판의 배치에 대하여 최적의 증기 분배를 달성할 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 기판 캐리어는 오프닝 장치를 대면하도록 배치된 표면을 가지며, 이 표면은 기판을 받아들이기 위한 하나 이상의 오목 자국(indentation)을 갖는다. 따라서, 기판은 기판 캐리어에 의해 지지될 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 장치는 2개 이상의 기판 캐리어를 포함하며, 기판 캐리어는 제어된 드라이브에 의해 제어 가능하게 이동 가능하다. 이러한 제어된 드라이브는 반대편의 분배 오프닝 장치 이후에 캐리어들 중의 하나를 20초당 하나 이상의 캐리어, 바람직하게는 10초당 하나 이상, 보다 더 바람직하게는 5초당 하나 이상의 비율로 후속적으로 배치시키기 위해 제어되어 정렬된다. 따라서, 기판의 고속 인-라인 코팅을 달성할 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 용기는 제어된 진공 펌프에 작동 가능하게 접속되는데, 진공 펌프는 제3 아웃풋과 제3 인풋 사이에 흐름 접속(flow connection)을 설정하는 동안 적어도 작동하도록 제어되어 배열된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제1 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 장치는 증발기 컴파트먼트의 아웃풋과 방출 오프닝 장치가 진공 용기로 개방되는 영역 사이에서, 바람직하게는 당해 영역 내에 가열 장치를 포함한다. 따라서, 코팅 장치의 부품을 증착이 방지되도록 충분한 온도에서 유지함으로써, 코팅 물질이 코팅 장치의 부품 위에 증착되는 것이 방지된다.
마찬가지로, 본 발명의 목적은 위에서 설명한 바와 같은 방법 실시양태들 중의 하나에 따라 작동하기에 적합한, 위에서 설명한 바와 같은 장치 실시양태들 중의 하나에 따르는 장치에 의해 이의 제1 국면에서 달성된다. 본 발명의 목적은 또한 위에서 설명한 장치 실시양태들 중의 하나에 따르는 장치에 의해 수행되는, 위에서 설명한 바와 같은 방법 실시양태들 중의 하나에 따르는 방법에 의해 달성된다.
발명의 제2 국면
본 발명의 목적은 코팅된 기판의 제조 방법에 의해 발명의 제2 국면에서 달성된다. 당해 방법에 있어서, 증기 분배 노즐 장치는 진공 용기 속에 제공되고, 이러한 증기 분배 노즐 장치는 증기 분출 오프닝 장치를 포함하며, 하나 이상의 기판의 장치는 진공 용기 속에 제공된다. 이어서, 진공 용기는 아무리 늦어도 기판 장치가 그 안에 제공되었을 때, 배기한다. 물론, 진공 용기는 진공하에 일정하게 유지될 수 있다. 증발기 컴파트먼트가 제공되고, 가열된다. 용매 속에 용해된 코팅 물질을 포함하는 액체 전구체 재료의 소정 부분은 증발기 컴파트먼트 속으로 주입되고, 가열에 의해 증발됨으로써, 용매 및/또는 액체 전구체 재료의 코팅 물질의 증기압으로 인해 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 적어도 하나 속에서 압력이 증가하게 된다. 액체 전구체 재료의 소정 부분의 증발 결과, 즉 이로써 생성된 증기가 증기 분배 오프닝 장치를 통하여 진공 용기 속으로 주입된다. 압력 코스는, 예를 들면, 진공 펌핑에 의해 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 적어도 하나에서 달성되는데, 이는 증발에 의해 최대로 상승하고 최대 도달로부터 최대한으로 10초, 바람직하게는 최대한으로 5초, 보다 더 바람직하게는 최대한도로 1초 이내에 상승값의 반으로 떨어진다. 하나 이상의 기판 장치에 대한 코팅 물질의 코팅이 달성되고, 하나 이상의 기판 장치가 코팅 후에 진공 용기로부터 제거된다.
이로써, 액체 전구체 재료의 "샷"은 신속하게 증발하고, 이어서 기판 또는 기판들 위에 신속하게 코팅물을 형성한다. 액체 전구체 재료는 코팅 물질을 증발점 이하로 안정화시키는 데 도움이 되는 용매에 남아 있고 신속하게 증발하기 때문에, 코팅 물질은 비교적 장기간의 시간 동안 비교적 고온에 노출되지 않으며, 따라서 코팅 물질의 열화가 최소화되고, 기판 또는 기판들 위에서의 코팅물의 품질이 향상된다.
상반되지 않는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발의 결과물은 단일 샷으로 분출되고, 이는 두께에 걸쳐서 균일한 고품질 코팅물을 생성하며, 증기의 저장에 대한 요건을 제거함으로써 방법을 간소화한다. 다른 실시양태에 있어서, 증발의 결과물은 1회 이상의 개별적인 샷으로 분출된다. 따라서, 증발된 코팅 물질의 소정 부분은 몇 차례의 코팅 샷에 충분하고, 이러한 증기는 준비된 상태에서 유지되다가 수차례의 개별적인 샷으로 방출된다. 이는 다층 코팅의 적용의 경우에 특히 유리하다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발의 결과는 분출 쪽으로 가스의 층류으로 전달된다. 이러한 가스는 바람직하게는 불활성 가스, 예를 들면, 아르곤 및/또는 질소이다. 그 결과, 코팅 물질 증기가 노즐 장치 쪽으로 원활하게 흐른다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발의 결과물은 진공 용기 속으로 팽창한다. 이러한 팽창은 바람직하게는 흐름 저항 부재(예: 흐름 채널 부재) 또는 흐름 확산기 부재(예: 금속 폼 부재, 와이어 울, 하나 이상의 거즈)를 통하여 및/또는 팽창에 대하여 실질적으로 층류로 및/또는 적어도 코팅 동안 용기의 펌핑을 수행함으로써 이루어진다. 마찬가지로, 그 결과, 증발된 코팅 물질이 진공 용기 속으로 원활하게 이송된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 분출은
축에 대하여 동축 방향;
축에 대하여 동축 방향, 및 축으로부터 반경 방향 바깥쪽으로의 분출 방향 성분의 포함(여기서, 분출 방향 성분은 바람직하게는 분출 방향의 우세한 성분이다); 및
축 주위의 내부 링 형태의 분출 패턴 중의 적어도 하나로 수행된다.
결과적으로, 증기 분배와 따라서 코팅 분배는 최적화될 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 하나 이상의 기판의 표면은 코팅 전에, 바람직하게는 반응성 이온 에칭 및/또는 투명한 층의 부착에 의해 예비처리된다. 투명한 층은 바람직하게는 SiO2, SiN, Al2O3 및 AlN 중의 하나 이상이다. 이러한 예비처리는 증착될 코팅물에 깨끗하고 균일하며 매끄러운 표면을 제공하며, 이로써 코팅 품질과 평탄성이 개선된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발은 증발기 컴파트먼트 안에서 수행되며, 증발의 결과물은 증발기 컴파트먼트로부터 분출된다. 이로써, 압력 코스는 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 하나 이상에서 설정되며, 이러한 압력 코스는 증발된 코팅 물질의 증기압으로 인해 최대로 상승하고 적어도 0.5초 이내에 상승값의 반으로 떨어진다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 전구체 재료의 소정 부분은 코팅될 기판 면적 ㎠당 5 × 10-5 내지 5 × 10-2㎕의 용적, 바람직하게는 코팅될 기판 면적 ㎠당 15 × 10-3 내지 36 × 10-3㎕의 용적을 갖도록 선택된다. 이러한 값은 우수한 코팅 특성을 실제로 제공하는 것으로 밝혀졌다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 소정 부분은 최대한 30ms 이내에 증발에 제공된다. 즉, 코팅 물질의 소정 부분은 증발 챔버 속으로 신속하게 주입된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발기 컴파트먼트 속에서 발생한 압력에 의존하는 압력, 즉 증발된 용매와 증발된 코팅 물질의 증기압으로 인한 압력이 감지되고, 이러한 감지 결과는 공정 모니터링 및/또는 공정 제어를 위해, 바람직하게는 네가티브 피드백 제어 루프에서 활용된다. 종속 압력은 바람직하게는 진공 용기 속에서 감지되고, 증발의 결과물은 흐름 저항 부재, 바람직하게는 흐름 채널 및/또는 흐름 확산기 부재(예: 금속 폼 부재, 와이어 울, 거즈 등)를 통하여 용기로 바람직하게 공급된다. 따라서, 정확한 공정 제어가 보장된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 하나 이상의 기판의 배치는 코팅 동안 증기 분배 노즐 장치의 분출 오프닝 장치에 관하여 집중하도록 유지된다. 따라서, 하나 이상의 기판에서의 균일한 코팅 분배가 보장된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 하나 이상의 기판의 추가의 배치는 진공 용기 속에서 매 20초 미만, 바람직하게는 10초 미만, 보다 더 바람직하게는 5초 미만에 하나의 배치의 비율로 제공되어, 인-라인 코팅법에서 기판의 고속 처리량을 제공한다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 증발 결과의 일부는 코팅 전에, 분출 전, 및/또는 분출 동안, 및/또는 분출 후에 가열된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 방법은 하나 이상의 흐름 저항 부재, 바람직하게는 흐름 채널 장치 또는 흐름 확산기 부재 예를 들면 다공성 부재 예를 들면 금속 폼 부재를 통하여 증발 동안 증발기 컴파트먼트와 진공 용기 사이의 흐름 전달(flow communication)을 포함한다. 따라서, 증기의 균일한 흐름이 발생하여, 품질이 우수한 균질한 코팅이 이루어진다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 방법의 실시양태에 있어서, 방법은 증기 분배 노즐 장치를 진공 용기에 제공함을 포함하며, 이러한 증기 분배 노즐 장치는 증기 분출 오프닝 장치를 포함하고, 하나 이상의 기판의 장치는 진공 용기에 제공된다. 이어서, 진공 용기는 아무리 늦어도 기판 장치가 그 안에 제공될 때, 배기된다: 물론, 진공 용기는 진공 하에 일정하게 유지할 수 있다. 증발기 컴파트먼트가 제공되는데, 이는 가열된다. 액체 전구체 재료의 소정 부분은 용매에 용해된 코팅 물질을 포함하는데, 이는 진공 컴파트먼트 속으로 주입되고, 여기서 가열에 의해 증발됨으로써, 용매의 증기압 및/또는 액체 전구체 재료의 코팅 물질로 인해 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 하나 이상에서 압력이 증가하게 된다. 액체 전구체 재료의 소정 부분의 이러한 증발 결과, 즉 이로써 생성된 증기는 증기 분배 오프닝 장치를 통하여 진공 용기 속으로 분출된다. 이어서, 필요에 따라, 제2 국면의 방법의 하나 이상의 추가의 실시양태의 단계 또는 단계들을 수행한다. 하나 이상의 기판의 장치에 대한 코팅 물질의 코팅물이 달성되고, 하나 이상의 기판의 장치는 코팅 후에 진공 용기로부터 제거된다. 결과적으로, 극도로 품질이 우수한 코팅물이 기판 또는 기판들 위에 생성된다.
마찬가지로, 본 발명의 목적은 발명의 제2 국면의 위에서 언급한 방법들 중 어느 하나에 따라 휴대용 장치의 스크린 또는 스크린을 코팅 기판으로서 제조함을 포함하는 휴대용 장치 또는 휴대용 장치의 스크린의 제조 방법에 의해 달성된다. 스크린은 터치스크린인 것이 바람직하다.
마찬가지로, 본 발명의 목적은 발명의 제2 국면의 코팅 장치에 의해 달성되며, 이러한 코팅 장치는 진공 용기, 코팅 물질과 용매를 포함하는 액체 전구체 재료용 저장기(이는 아웃풋을 구비한다), 및 제1 인풋과 제1 아웃풋을 구비한 증발기 컴파트먼트를 포함한다. 저장기의 아웃풋은 제1 제어 인풋을 구비한 제어 가능한 밸브 장치를 통하여 제1 인풋에 동작 가능하게 접속되어 있다. 제1 제어 아웃풋을 구비한 제어 유닛은 제1 제어 인풋에 작동 가능하게 접속되어 있다. 진공 용기에서 오프닝 장치와 함께 분배 노즐을 포함하는 증기 분배 노즐 장치가 제공되는데, 이는 제1 아웃풋과 작동 가능한 접속 상태에서 제2 인풋을 구비한다. 하나 이상의 흐름 저항 부재가 오프닝 장치와 제1 아웃풋 사이에서 상호 접속된다. 기판 캐리어는 진공 용기 속에 제공되고, 기판 캐리어는 오프닝 장치 반대편에 위치할 수 있다. 결론적으로, 전구체 재료가 용매를 함유하도록 허용하여, 이로써 코팅 물질이 신속하게 증발하는 증발점 이하로 코팅 물질을 안정화시키는 역할을 한다는 사실에 기인하여, 적어도 부분적으로, 균질한 코팅물을 매우 신속하고도 고품질로 기판 위에 증착시킬 수 있는 코팅 장치가 제공된다. 그 결과, 코팅 물질은 비교적 장기간 동안 비교적 고온에 노출되지 않으며, 따라서 코팅 물질의 열화가 최소화되고, 기판 또는 기판들 위에서의 코팅물의 품질이 향상된다.
상반되지 않는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 증발기 컴파트먼트는 용적이 코팅될 기판 캐리어 ㎠당 0.005 내지 0.035㎤, 바람직하게는 코팅될 기판 캐리어 ㎠당 0.015 내지 0.025㎤이다. 이들 값은 실제로 우수한 결과를 제공하는 것으로 밝혀졌다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 흐름 저항 부재는 하나 이상의 흐름 채널(예를 들면, 튜브, 파이프, 스파이더 플랜지 또는 유사물) 및 하나 이상의 다공성 세라믹 부재, 다공성 금속 부재(예: 와이어 울 또는 하나 이상의 거즈), 금속 폼 부재 또는 유사물에 의해 바람직하게 실현된 흐름 확산기 부재 중의 적어도 하나이다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 추가의 제어 가능한 밸브 장치는 제2 제어 인풋을 구비하고, 제1 아웃풋과 제2 인풋 사이에 상호 접속된다. 게다가, 제어 유닛은 제2 제어 유닛에 작동 가능하게 접속된 제2 제어 아웃풋을 구비한다. 이는, 증발기 컴파트먼트로부터 증기 분배 노즐 장치로의 코팅 물질의 주입량(dosing)을 제어하는 수단을 제공한다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 제어 유닛은 제1 제어 인풋에 가해지는 신호를 위한 제1 제어 펄스 발생기를 포함하여, 코팅 물질을 증발기 컴파트먼트로 주입하기 위한 수단을 제공한다. 추가의 실시양태에 있어서, 제1 제어 인풋에 대한 밸브 오프닝 펄스는 최대한 30msec 동안 계속되는데, 이로써 코팅 물질의 용량이 증발 챔버로 신속하게 주입 가능해진다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 추가의 제어 가능한 밸브 장치가 제공되는데, 이는 제2 제어 인풋을 구비하고 제3 아웃풋과 제3 인풋 사이에서 상호 접속된다. 제어 유닛은 제2 제어 인풋에 작동 가능하게 접속된 제2 제어 아웃풋을 구비하고, 제2 제어 인풋에 가해지는 신호를 위한 제2 제어 펄스 발생기를 포함한다. 따라서, 제어 가능한 밸브 장치 둘 다는 작업자(process operator)가 희망하는 바에 따라 제어할 수 있다. 추가의 실시양태에 있어서, 제어 유닛은 제2 제어 인풋으로 펄스를 발생시키는데, 펄스 반복 주파수는 제1 제어 인풋으로 발생시키는 펄스의 펄수 반복 주파수와 적어도 동등하며, 이들 두 펄스는 동시에 발생한다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 장치는 가스 저장기와 작동 가능한 접속 상태인 하나 이상의 캐리어 가스 공급 라인을 포함한다. 하나 이상의 가스 공급 라인(들)은 다음의 위치들 중 하나 이상에서 정렬되어 가스를 배기한다:
예를 들면 가스 압력을 공급하여 전구체 재료를 증류 유닛으로 강제로 보내는 증류 유닛의 업스트림;
예를 들면, 가스 압력을 증류 유닛 바깥의 회수된 코팅 재료에 강제로 공급하는 증류 장치에서;
예를 들면, 가스 압력을 공급하여 코팅 물질을 증발기 컴파트먼트로 강제로 보내는 제1 아웃풋과 제2 인풋 사이에서;
예를 들면, 캐리어 가스를 공급하여, 증발된 코팅 물질을 증발기 컴파트먼트를 통하여, 증발기 컴파트먼트 외부로 이동시키는 증발기 컴파트먼트에서;
예를 들면, 캐리어 가스를 공급하여, 증발된 코팅 물질을 증발기 컴파트먼트로부터 증기 분배 노즐로 이동시키는 제3 아웃풋과 제3 인풋 사이에서;
예를 들면, 캐리어 가스를 공급하여, 증발된 코팅 물질을 증기 분배 노즐을 통하여 이동시키는 증기 분배 노즐에서;
예를 들면, 캐리어 가스를 공급하여, 증발된 코팅 물질을 제3 아웃풋으로부터 분배 오프닝 장치로 이동시키는, 분배 오프닝 장치와 제3 아웃풋 사이에서 상호 접속된, 바람직하게는 흐름 채널 장치 또는 흐름 확산기 부재인 흐름 저항 부재의 업스트림.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 제어 유닛은 제1 제어 인풋에 가해지는 신호를 위한 제어 펄스 발생기를 포함한다. 기판 캐리어는 제어 가능한 드라이브에 의해 진공 용기 속에 위치할 수 있는데, 이의 가동은 제1 제어 인풋에 대한 펄스의 생성과 함께 동시에 발생한다. 바람직하게는, 2개 이상의 기판 캐리어가 제공되고, 제1 제어 인풋에서 발생하는 펄스의 펄스 반복 주파수에 동등한 주파수에서 후속적으로 위치하도록 배열되며, 그 결과, 인-라인 작업에서 기판 장치당 기판 물질의 하나의 "샷"이 생성되거나, 펄스의 주파수는 기판 캐리어의 위치 설정의 주파수의 정수배(integer multiple)이며, 그 결과, 인-라인 작업에서 기판 장치당 기판 물질의 복수의 "샷"이 생성된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 분배 오프닝 장치는, 링 형태의 분출 패턴을 축 주위에 생성시키기 위해,
축에 대하여 동축 방향; 및
축에 대하여 동축 방향, 그리고 축으로부터 반경 방향 바깥쪽으로의 오프닝 축 방향 중의 적어도 하나에 따라 배열된 하나 이상의 오프닝을 포함한다.
그 결과, 기판의 장치에 걸쳐서 최적의 증기 분배를 달성할 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 기판 캐리어는 오프닝 장치를 향하도록 배열된 면을 가지며, 이 면은 기판을 수용하기 위한 하나 이상의 오목 자국을 갖는다. 이로써, 기판은 기판 캐리어에 의해 지지될 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 기판 캐리어는 제어된 드라이브에 의해 제어 가능하게 이동 가능하다. 이러한 제어된 드라이브는 20초당 하나 이상의 캐리어, 바람직하게는 10초당 하나 이상의 캐리어, 보다 더 바람직하게는 5초당 하나 이상의 캐리어의 비율로 캐리어들 중의 하나를 기타의 반대편 분배 오프닝 장치 이후에 후속적으로 위치시키기 위해 제어되도록 배열된다. 따라서, 기판의 고속 인-라인 코팅을 달성할 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 진공 용기는 제어된 진공 펌프에 작동 가능하게 접속되며, 진공 펌프는 적어도 제1 아웃풋과 제1 인풋 사이에서 흐름 접속을 설정하는 동안 작동하기 위해 제어되도록 배열된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 발명의 제2 국면의 장치의 실시양태에 있어서, 장치는 증발기 컴파트먼트의 아웃풋과 분출 오프닝 장치가 진공 용기 속으로 개방되는 영역 사이에, 바람직하게는 당해 영역에 가열 장치를 포함한다. 따라서, 코팅 장치의 부품들에 대한 코팅 물질의 증착은 이러한 증착을 방지하기에 충분한 온도에서 이들을 유지함으로써 피할 수 있다.
마찬가지로, 본 발명의 목적은 위에서 설명한 바와 같은 제2 국면의 방법 실시양태들 중 어느 하나에 따라 가동하도록 채택된 위에서 설명한 바와 같은 제2 국면의 장치 실시양태들 중 어느 하나에 따르는 장치에 의해 이의 제2 국면에서 달성된다. 또한, 본 발명의 목적은 제2 국면의 실시양태들 중의 어느 하나에 따르는 장치에 의해 수행되는 위에서 설명한 바와 같은 제2 국면의 방법 실시양태들 중의 어느 하나에 따르는 방법에 의해 달성된다.
발명의 제3 국면
본 발명의 목적은 증기용 인풋 및 증기용 아웃풋과 함께 분배 부재를 포함하는 증기 분배 노즐 장치에 의해 달성되는데, 분배 부재는, 예를 들면, 이의 가장 좁은 부분에서 리세스(recess)의 정점 또는 피크에서 위치하는 인풋과 함께, 아웃풋 방향으로 커지는 리세스를 포함한다. 편향 부재는 증기용 인풋으로부터의 증기를 리세스의 벽 쪽으로 향하도록 하기 위해 제공된다. 이러한 편향 부재는 증기용 인풋을 마주하는 단일 편향면을 포함한다. 이러한 단일 편향면에 의해, 본 발명자들은, 예를 들면, 샤워헤드형 배열(showerhead-type arrangement)에 대향하는 바와 같은, 또는 리세스의 벽 쪽을 향하는 다수의 보어 또는 구멍을 포함하는 편향 부재에 대향하는 바와 같은 필수적으로 파괴된 편향면(필요한 경우, 이의 지지 구조만으로 파괴됨)을 이해함으로써, 특히 증기의 균등한 분배는 리세스의 벽 쪽으로 편향되며, 그 결과, 증기용 아웃풋을 향하는 진공 용기에 위치하는 기판이 증기로부터 생성된 특히 균질한 코팅물로 코팅되도록 증기용 아웃풋에서 증기가 특히 균질하게 분배된다. 따라서, 이러한 코팅물의 품질은 이러한 증기 분배 노즐 장치를 사용함으로써 실질적으로 향상될 수 있다. 게다가, 이러한 증기 분배 노즐 장치는 이러한 코팅물의 고속 증착을 가능하게 한다.
상반되지 않는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 증기 분배 노즐 장치의 실시양태에 있어서, 편향 부재는 디스크 평면으로부터 증기용 인풋 쪽으로 뻗은 상승된 중앙 부분 및/또는 상승된 에지 부분을 갖는 디스크를 포함한다. 이러한 특징은 증기를 효율적인 방식으로 리세스의 벽 쪽으로 편향시키며, 그 결과, 증기용 아웃풋에서 특히 균질한 증기 분배가 이루어진다. 이의 추가의 실시양태에 있어서, 상승된 중앙 부분은 "서커스 텐트(circus tent)" 형태로 되는 오목면의 회전면으로 기술되며, 실제로 특히 효과적인 것으로 밝혀졌다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 증기 분배 노즐 장치의 실시양태에 있어서, 리세스는 원뿔 형태 또는 피라미드 형태로, 각각 원형 및 정사각형/직사각형 기판에 대하여 죄적의 증기 분배를 제공한다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 증기 분배 노즐 장치의 실시양태에 있어서, 분배 부재에는 하나 이상의 가열 부재가 제공되는데, 분배 부재를 가열하여 증기의 바람직하지 않은 증착/응축을 방지할 수 있도록 하는데, 바람직하지 않은 증착은 아웃풋 증기에서 증기 분배의 균질성을 저하시킨다.
마찬가지로, 본 발명의 목적은 위의 증기 분배 노즐 실시양태들 중의 어느 하나에 따르는 증기 분배 노즐 장치와 증기용 인풋과 비작동식으로 접속된 증발기 컴파트먼트(여기서, 증발기 컴파트먼트는 증기 챔버를 포함한다)를 포함하는 증기 소스(vapour source)에 의해 제3의 국면에서 달성된다. 따라서, 유리한 증기 노즐은 특히 증기의 균질한 분배를 생성하기 위해, 예를 들면, 코팅 목적으로 증기 소스로 일체화된다.
상반되지 않는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 증기 소스의 실시양태에 있어서, 증발기 컴파트먼트는 분배 노즐 장치의 증기용 인풋에 가장 가까운 하나 이상의 확산기 부재를 포함하고, 이러한 확산기 부재는 바람직하게는 금속 폼(metal foam)이다. 대안적으로, 확산기 부재는 와이어 울, 하나 이상의 거즈 또는 유사물일 수 있다. 이러한 확산기 부재는 증기의 흐름 분배를 증기용 인풋 속으로 원활하고도 균일하게 되도록 하며, 이는 증기용 아웃풋에서 증기의 균질한 분배를 확실하게 하도록 돕는다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 증기 소스의 실시양태에 있어서, 증발 소스는 소정 용량의 액체 재료를 증발기 컴파트먼트 속으로 주입하기 위한 주입 랜스(injection lance)를 포함하며, 주입 랜스는 증기 분배 노즐 장치의 컴파트먼트 업스트림 쪽으로 개방되어 있다. 따라서, 액체 재료는 증발기 컴파트먼트 속으로 주입되어 증발되고, 이로써 증기 분배 장치에 의해 분배될 증기를 생성할 수 있다. 추가의 실시양태에 있어서, 환상 확산기 부재는 주입 랜스의 벽과 증발기 컴파트먼트의 벽 사이에 배치된다. 그러나, 위에서 언급한 바와 같이, 이러한 환상 확산기 부재는 금속 폼으로 제조되는 것이 바람직하고, 와이어 울, 하나 이상의 거즈, 또는 유사물, 또는 이들의 조합물일 수도 있다. 또한, 이는 증발기 컴파트먼트에서 증기가 원활하고도 균질하게 흐르도록 하는 데 도움이 된다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 증기 소스의 실시양태에 있어서, 캐리어 가스 인풋이 증발기 컴파트먼트에 제공되며, 이로써 증기를 증발기 컴파트먼트 바깥으로, 증기 분배 노즐 장치로 이송하기 위한 캐리어 가스를 공급할 수 있다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 증기 소스의 실시양태에 있어서, 소스는 추가의 확산기 부재와 당해 추가의 확산기 부재의 캐리어 가스 인풋 업스트림을 포함하여, 캐리어 가스를, 증기를 증발기 컴파트먼트 바깥으로, 증기 분배 노즐 장치로 이송하기 위한 소스로 도입 가능하게 한다. 이러한 추가의 확산기 부재는 캐리어 가스의 흐름이 가능한 한 균일해지도록 하며, 증기를 위한 아웃풋에서의 생성된 증기 분배도 마찬가지로 균일해지도록 한다.
상반되지 않는 이전의 또는 후속의 실시양태와 조합될 수 있는 증기 소스의 실시양태에 있어서, 소스는 증발 챔버를 포함하는데, 이의 제1 벽은 제1 확산기 부재를 구성하고, 바람직하게는 제1 벽의 맞은편인 이의 제2 벽은 제2 확산기 부재를 구성한다. 확산기 부재는 둘 다 바람직하게는 금속 폼이지만, 대체 재료에 관하여 위에서 언급한 것을 동등하게 적용한다. 액체 재료의 소정 용량을 증발 챔버 속으로 주입하기 위한 주입 랜스는 제2 확산기 부재를 가로지르고 챔버 쪽으로 통한다. 캐리어 가스 라인은 주입 랜스 주위에 위치하고, 제2 확산기 부재에 의해 한쪽 말단이 정지된다. 가스 인풋이 캐리어 가스 라인의 다른 쪽 말단에 제공된다. 제1 확산기 부재는 챔버와 증기 분배 노즐 장치의 편향 부재 사이에 배치된다. 이러한 장치는 증기용 아웃풋에서 예외적으로 균일한 증기 분배를 생성하는 것으로 실제로 나타났다: 주입 랜스와 확산기 부재의 특별한 배열로 인해 증기 소스 속의 캐리어 가스와 증기의 균일한 흐름이 되며, 그 결과, 증기용 아웃풋 맞은 편의 진공 용기 속에 위치하는 기판에 특히 균일한 코팅이 적용된다.
또한, 본 발명의 목적은 위에서 언급한 증기 분배 노즐 장치들 중의 어느 하나에 따르는 증기 분배 노즐 장치의 인풋에 증기를 적용함을 포함하는 증기 분배 방법에 의해 발명의 제3 국면에 관하여 달성된다. 그 결과, 특히 평탄하고 균일한 증기 분배가 증기 분배 노즐 장치의 증기를 위한 아웃풋에서 이루어진다.
증기 분배 방법의 실시양태에 있어서, 증기 분배 노즐 장치는 위에서 언급한 증기 소스 실시양태들 중의 어느 하나에 따르는 증기 소스의 일부를 형성하는데, 증기는 용매에 용해된 코팅 재료를 포함하는 액체 전구체 재료를 증발기 컴파트먼트에 적용함으로써 생성된다. 이로써, 이 방법은 액체인 전구체 재료를 근거로 하는 코팅 재료 증기의 특히 균일한 분배를 초래한다.
또한, 본 발명의 목적은 발명의 제1 국면 또는 제2 국면의 기판을 코팅하는 방법의 실시양태에 의해 달성되며, 증발 결과의 증발 및 분출은 상기한 증기 분배 방법들 중의 어느 하나에 따르는 증기 분배 방법을 포함한다.
마찬가지로, 본 발명의 목적은 위의 증기 분배 노즐 실시양태들 중의 어느 하나에 따르는 증기 분배 노즐 장치를 포함하는, 발명의 제1 국면 또는 제2 국면의 증기 코팅 장치의 실시양태에 따르는 코팅 장치에 의해 달성된다.
최종적으로, 또한, 본 발명의 목적은 위의 증기 소스 실시양태들 중의 어느 하나에 따르는 증기 소스를 포함하는, 발명의 제1 국면 또는 제2 국면의 증기 코팅 장치의 실시양태에 따르는 코팅 장치에 의해 달성된다.
본 발명의 코팅 공정은 선행 기술의 내마모성에 대비하여 코팅 내마모성에 있어서 현저한 개선을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 제1 국면에 따르고 발명의 제1 국면에 따르는 장치의 작동을 나타내는 방법의 플로우-챠트/기능적 블록 다이어그램이다.
도 2는 발명의 제1 국면하에 본 발명에 따르고 나타낸 제1 국면하에 본 발명의 방법에 따라 가동되는 장치의 간략화된 단일 플로우/기능적 블록 다이어그램이다.
도 3은 발명의 제1 국면하에 발명의 기판을 코팅하기 위한 증발기 컴파트먼트 속에서 및/또는 진공 용기 속에서 하나의 변형체에서 질적으로 설정된 압력 대 시간 코스를 나타낸다.
도 4는 발명의 제1 국면 및 제2 국면하에 본 발명에 의해 적용되어 증기를 코팅될 기판 쪽으로 분출하는 오프닝 장치의 세 가지 변형체를 개략적으로 나타낸다.
도 5는 발명의 제1 국면 및 제2 국면에서 본 발명에 따라 코팅되는 기판을 위한 기판 캐리어의 실시양태의 간략화된 투시도이다.
도 6은 발명의 제1 국면에 따르는 장치 실시양태의 기능적 블록 다이어그램을 보다 상세하지만 여전히 간략하게 나타낸다.
도 7은 본 발명의 제2 국면하에 본 발명에 따르는 방법과 나타낸 국면하에 본 발명에 따르는 장치의 작동을 나타내는 플로우-챠트/기능적 블록 다이어그램인 도 1과 유사한 도면이다.
도 8은 발명의 제2 국면하에 본 발명에 따르고 나타낸 제2 국면하에 본 발명에 따르는 방법을 가동하는 장치의 간략화된 단일 플로우/기능적 블록 다이어그램인 도 2와 유사한 도면이다.
도 9는 발명의 제2 국면하에 발명에 따르는 방법 및 장치의 기판을 코팅하기 위한 증발기 컴파트먼트 및/또는 진공 용기 속에서 설정된 압력 대 시간 코스의 도 3과 유사한 도면이다.
도 10은 발명의 모든 국면에 따르는 발명을 위해 흐름 저항 부재를 실현하는 세 가지 변형체를 개략적으로 나타낸다.
도 11은 발명의 제2 국면하에 본 발명에 따르고 나타낸 국면하에 본 발명에 따르는 방법을 가동하는 장치 실시양태의 간략화된 기능적 블록 다이어그램인 도 6과 유사한 도면이다.
도 12는 본 발명의 제3 국면에 따르고 본 발명의 제1 국면 및 제2 국면에 따르는 장치와 조합하여 유리하게 활용하는 바와 같은 증기 분배 노즐 장치의 평면도의 선 B-B를 따르는 평면도 및 횡단면도이다.
도 13은 본 발명의 제3 국면하에 도 12와 같은 증기 분배 노즐 장치 및 본 발명의 제1 국면 및 제2 국면에 따르는 발명의 장치 및 방법에 적용 가능한 반사 부재의 세 가지 변형체를 나타낸다.
도 14는 본 발명의 제3 국면하에서 및 본 발명의 제1 국면 및 제2 국면하에 본 발명에 따르는 장치와 방법의 프레임에서 적용 가능한 증기 분배 노즐 장치의 추가의 실시양태인 도 12와 유사한 도면이다.
도 15 내지 도 18은 발명의 제3 국면하에 본 발명에서와 같고 본 발명의 제1 국면 및 제2 국면하에 본 발명에 따르는 장치와 방법의 프레임에서 적용 가능한, 증기 소스와 조합하여 형성하는 증기 분배 노즐 장치와 증발기 컴파트먼트의 네 가지 실시양태이다.
도 19는 본 발명의 제3 국면에서와 같이, 본 발명의 제1 국면 및 제2 국면에 따라 본 발명의 장치 및 방법에 유리하게 적용 가능한, 조합하여 증기 소스를 형성하는 증기 분배 노즐 장치와 증발기 컴파트먼트를 나타내는 간략화된 횡단면도이다.
제1 국면: 예비 증류
도 1은 본 발명의 제1 실시양태의 원리에 따르는 방법을 나타내는 기능적 블록/플로우 챠트를 일반적으로 나타낸다.
단계 1에 있어서, 적어도 주요 부분으로서 코팅 물질(CS)과 용매(SO)를 포함하는 액체 전구체 재료가 저장기에 제공된다. 액체 전구체 재료[(CS + SO)1]가 증류되고(단계 2), 그 결과, 액체 코팅 물질(CS3)이 회수된다. 이어서, 증발 단계 3에서 액체 코팅 물질(CS)을 넣고 가열(ⓗ)함으로써, 소정 부분의 증류 결과물(CS), 즉 적어도 우세한 액체 코팅 물질(CS)이 열적으로 증발된다. 도 1에서 V(CS)로 나타낸 이러한 증발 결과물의 적어도 일부는 오프닝 장치(1)를 통하여 진공 용기(3)로 분출된다(단계 4). 여기서, 하나 이상의 기판(5) 장치가 코팅된다(단계 5). 오프닝 장치(1)는 노즐 장치(7)에 제공되어 있다. 증발 단계 3에서 증발된 코팅 물질의 소정 부분의 적어도 일부분을 분출하여 코팅한 후, 기판 장치를 진공 용기(3)로부터 제거한다(단계 6).
증발 단계 3에서 증발된 소정 부분은 오로지 액체 전구체 재료를 증류(단계 2)시킨 결과물의 일부일 수 있고, 증발 단계 3에서 증발된 코팅 재료의 양의 일부분만이 분출 오프닝 장치(1)를 통하여 한 번에 분출될 수 있다.
도 2는 본 발명의 제1 국면에 따르고 도 1과의 맥락에서 나타낸 바와 같은 코팅된 기판의 제조 방법을 수행하는 장치의 간략하고도 개략적인 단일 플로우/기능적 블록 다이어그램을 나타낸다.
단계 1: 저장기를 전구체 재료로 채움
장치에는 도 1의 단계 1에서와 같은 액체 전구체 재료를 위한 저장기 탱크(10)가 설치되어 있다. 저장기 탱크(10)의 용량은 기판을 연속적으로 제작하는 1 내지 2주 동안 코팅 물질을 제공하기에 이상적으로 충분하다. 따라서, 예를 들면, 장비의 진공 용기(3) 속으로 공급될 기판을 예비처리하도록 가능하게 제공된 장치 또는 장비, 본 발명에 따르는 코팅용 장치 또는 장비, 코팅된 기판을 후처리하기 위한 가능하게 제공된 장치 또는 장비를 동시에 예방적으로 유지하면서, 저장기 탱크(10)를 전체 용량의 전구체 재료로 채운다. 명세서와 특허청구범위에 걸쳐서 저장기라고도 나타낸 저장기 탱크(10)는, 전구체 재료가 저장기(10)에 채워진 후, 전구체 재료가 주위 공기에 노출되는 것을 방지하는 "에어 락(air lock)"의 기능을 가질 수 있다.
저장기(10)는 액체 전구체 재료용 아웃풋(10。)을 구비한다. 저장기(10)를 채우거나 다시 채운 후, 액체 전구체 재료를 아웃풋(10。)을 통하여 증류 유닛(11)의 증류 탱크로 보낸다. 이로써, 우수한 실시양태에 있어서, 아웃풋(10。)을 통하여 가스 또는 공기가 남는 것을 방지하기 위해, 소량의 액체 전구체 재료가 아웃풋(10。)의 수준 이상으로 저장기(10)에 남아 있다.
이로써, 공기 또는 가스가 후속의 증류 유닛(11) 속으로 도입되는 것을 방지할 수 있고, 주위 공기 또는 가능하게는 다른 가스와의 바람직하지 않은 접촉으로 인해 전구체 재료의 열화가 야기되는 것을 방지할 수 있다.
단계 2: 액체 전구체 재료의 증류
전구체 재료가 코팅 물질(CS)과 용매(SO)와의 화합물 또는 혼합물이거나, 적어도 우세하게는 코팅 물질(CS)과 용매(SO)와의 화합물 또는 혼합물을 포함하므로, 본 발명의 이러한 제1 국면하의 전구체 재료는 증발 단계 3으로부터 멀리 떨어져서 상류에서 증류함으로써 용매(SO)로부터 실질적으로 분리된 액상 코팅 물질(CS)을 증발시키기 전에 증류한다.
증발기 컴파트먼트(12)로부터 멀리 떨어진, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 증류 유닛(11)은 저장기(10)의 아웃풋(10。)과 작동 가능하게 흐름 관계인, 소위 제1 인풋이라고 하는 인풋(11i)을 포함하고, 소위 제1 아웃풋이라고 하는 아웃풋(1101) 및 소위 제2 아웃풋이라고 하는 아웃풋(1102)를 구비한다. 제2 아웃풋(1102)을 통하여, 증발된 용매(SO)가 제거되는 반면, 제1 아웃풋(1101)을 통하여 적어도 우세하게는 코팅 물질(CS)이 증류 유닛(11)으로부터 배출된다. 증류 유닛(11)에서의 증류는 증류 챔버 또는 탱크를 진공으로 하고/하거나, 이를 가열함으로써 수행한다. 따라서, 그리고 도 2에 따라, 증류 유닛(11)의 증류 챔버 또는 탱크는 도 2에서 11'로 도식적으로 나타낸 바와 같은 펌프 장치 및/또는 가열기 장치에 조작 가능하게 접속된다.
증류 유닛(11) 내에서는 용매(SO)가 전구체 재료로부터 증발된다. 전구체 재료의 경우, 증류 유닛 속에서 용매를 매우 서서히 증류시켜 버블로 인한 전구체 재료의 스플래싱(splashing)을 피하는 것이 중요하다. 이러한 스플래싱이 발생하면, 코팅 물질(CS)이 증류 유닛(11) 내에서 증류 탱크 또는 챔버의 벽으로 확산되며, 이로써 그 양의 코팅 물질(CS)이 소모된다. 이러한 경우에 있어서, 증류 유닛(11)에서의 증류는 일반적으로 말하면 증류 유닛(11) 속의 증류 탱크 또는 컴파트먼트 내에서 전구체 재료를 서서히 가열하고/하거나, 서서히 압력을 낮춤으로써 서서히 수행한다. 언급된 경우의 스플래싱 위험에 있어서, 두 가지의 펌핑 다운 모드를 수행할 것을 권유한다:
a) 예를 들면, 0.2mm의 제한된 흐름 직경을 갖는 펌핑 라인을 통한 느린 펌핑 모드; 및
b) 예를 들면, DN 16 ISO KF 펌핑 라인인 대형 펌핑 라인을 통한 빠른 펌핑 모드.
이로써, 느린 펌핑(a)으로부터 빠른 펌핑(b)으로의 스위칭을 도 2에서 점선으로 나타낸 바와 같은 타이머 유닛(13)에 의해 조절하여, 예를 들면, 3분, 즉 제1 시간 기간 동안 느린 펌핑 모드(a), 이어서 제2 시간 기간 동안 빠른 펌핑 모드(b)를 가동하여, 예를 들면, 0.1mbar 범위의 저압을 달성할 수 있다. 기타의 펌핑 계획은 물론 가능하며, 타이머 유닛(13)에 의해 시간 조절이 가능하다. 추가로, 타이머 유닛(13)은, 보다 일반적으로, 가능하게는 펌핑 장치의 제어와 조합하여, 도 2의 유닛(11')과 같은 가열 장치를 제어하도록 활용할 수 있다. 증류 유닛(11) 내에서 증발 탱크 또는 컴파트먼트를 비우기 위한 펌핑 장치는 예를 들면 화학 증기를 펌핑하기 위해 적합하게 된 격막 펌프(diaphragm pump)와 용매(SO)의 증기를 수거하기 위해 펌프에 접속된 콘덴서를 사용하여 실현할 수 있다. 증류 유닛(11) 내에서의 증류가 진공 체제(vaccum regime)하에서 수행되면, 도 2에서와 같은 제2 아웃풋(1102)은 개개의 펌핑 장치에 대한 증류 유닛(11)의 석션 부분(suctioning part)에 의해 실제로 실현된다는 점에 주목해야 한다. 이는 도 2에서 괄호 안에 아웃풋(1102)으로 표기된다.
증류 유닛(1) 내에서 압력 및/또는 온도를 모니터하기 위해, 개별적인 센서 장치(도 2에 도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 이로써, 때때로 용매 재료(SO)는 인화성이다. 그러므로, 증류 유닛(11) 중의 센서 장치뿐만 아니라 액체 용매 및/또는 이의 증기에 노출되는 기타의 장비를 제공하는 것은 안전상 중요할 수 있다. 한 가지 예로서, 증류 유닛(11) 중의 압력 모니터링 센싱 장치는 필라멘트형 압력 게이지의 작동과 연동(interlock)하는 진공 스위치를 구비할 수 있다. 증류 유닛(11) 중의 증류 탱크 또는 컴파트먼트는 예를 들면 장착된 다음의 진공 측정 장치를 구비할 수 있다:
● 증류 동안 대기압 이하 내지 5mbar의 범위에서 증류 챔버 압력을 모니터하는 격막 상관 압력 게이지,
● 5mbar의 설정점을 가진 바라트론형(Baratron type) 진공 스위치,
● 5mbar 내지 0.1mbar의 범위에서 압력을 측정하기 위한 TC 게이지.
진공 스위치는 핫 필라멘트(hot filament)를 구비한 TC 게이지와 연동한다. 5mbar 값은, 인화 혼합물(igniting mixture)이 증류 유닛(11) 중의 증류 탱크 또는 컴파트먼트, 특히 펌프 배기관(1102)에서 생성될 수 없는 안전 압력으로서 계산되어 왔다.
증류 유닛(11) 속에서 증류를 정확하게 제어하기 위해, 용매(SO)를 등온 증발(isothermal evaporation)시킴으로써 증류를 수행하는 것이 바람직할 수 있다. 이는 증류 유닛의 가능하게 고열 관성의 견지에서 증류 공정 제어를 용이하게 한다. 증류 공정과 용매 증발을 등온 방식으로 수행하기 위해, 증류 유닛 중의 증류 탱크 또는 컴파트먼트의 온도는 네가티브 피드백 제어되거나, 예를 들면, 냉각 또는 가열 매질 순환 시스템, 예를 들면, 물 순환 시스템을 언급한 탱크 또는 컴파트먼트에 제공함으로써 비피드백 제어 방식으로 일정하게 유지될 수 있다. 증류 공정을 모니터링 및/또는 제어하기 위한 기타의 장치와 동등하게, 네가티브 피드백 온도 제어 루프, 또는 언급한 바와 같은 순환 시스템은 도 2에 도시하지 않았다.
증류 유닛(11) 속에서의 증류 공정의 종결은, 증류 유닛(11) 중의 증류 탱크 또는 컴파트먼트에서의 압력이 예를 들면 0.1mbar 범위로 저하될 때, 용매(SO)가 완전히 증발되고 제거된 것으로 간주되는 압력 모니터링으로 제어할 수 있다. 이때, 액체 코팅 물질(CS)은, 이후에서 언급하는 바와 같이, 증발기 컴파트먼트(12)를 향하여 그 속으로 이동한다.
단계 3: 코팅 물질의 증발기 컴파트먼트로의 이동 및 증발
증류 유닛(11) 중의 증류 생성물의 소정 부분의 열 증발은 증발기 컴파트먼트(12)에서 수행된다. 증발기 컴파트먼트(12)는 액체 코팅 물질(CSp)의 일부분을 위한 소위 제2 인풋인 인풋(12i)과 증발된 부분 CSp의 증기를 위한 소위 제3 아웃풋인 아웃풋(12o)을 갖는다. 도 2에서 온/오프 플로우 스위치로서 도시한 제어 가능한 밸브 장치(20)에는 소위 제1 제어 인풋인 제어 인풋(20c)이 설치되어 있다. 제어 유닛(14)의 소위 제1 제어 아웃풋인 제어 아웃풋(1401)은 밸브 장치(20)의 제1 제어 인풋(20c)에 작동 가능하게 접속되어 있다. 도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 제어 유닛(14)은 증류 유닛(11)에서 증류 공정을 제어하기 위한 타이머 유닛(13)을 포함할 수 있다.
증발기 컴파트먼트(12)에는 액체 코팅 물질(CSp)을 열 증발시키기 위한 제어 가능한 가열 장치(16)가 설치되어 있다.
단계 4, 단계 5: 증기 분사 및 기판 코팅
제3 아웃풋인 증발기 컴파트먼트(12)의 아웃풋(12o)은 소위 제3 인풋인, 분배 오프닝 장치(21)가 구비된 증기 분배 노즐(18)의 인풋(18i)에 작동 가능하게 접속되어 있다. 분배 노즐(18)은 증기 분배 노즐 장치(22)의 일부분이다. 분배 오프닝 장치(21)의 개구 또는 개구들은 진공 용기(24) 쪽으로 개방되고, 여기서 하나 또는 2개 이상의 기판들(28)을 구비한 기판 장치는 제어된 드라이브(30)에 의해 코팅 위치 대향 오프닝 장치(21)로 위치 가능한 적어도 하나의 기판 캐리어(26) 위에 지지된다. 진공 용기(24) 속의 기판들은 오프닝 장치(21)를 통하여 분사된 코팅 재료(CS)의 증기로 노출되며, 이로써 코팅된다. 그 후, 기판들은 기판 캐리어(26)에 대하여 작용하는 제어된 드라이브(30)에 의해 진공 용기로부터 제거된다 - 단계 6. 이때, 진공 용기(24) 속으로 이동하는 기판(28)은 반응성 이온 에칭에 의해 예비처리되고/되거나, 진공 용기(24) 또는 개별적인 예비처리 챔버 속에서 그 위에 층을 증착시킴으로써 예비처리될 수 있다. 본 발명에 따라 일단 유사하게 코팅되면, 기판(28)은 진공 용기(24) 또는 다운스트림 프로세싱 유닛 속에서 통상적인 표면 처리공정에 의해 추가로 처리될 수 있다.
진공 용기(24)는 제어된 펌프 장치(32)에 의해 펌핑된다.
증발기 컴파트먼트(12)는 제어된 펌프 장치(34)에 의해 개별적으로 펌핑된다.
도 1에서와 같이 코팅된 기판의 제조를 수행하는, 도 2에 예시된 바와 같은 장치를 상이한 모드로 가동시킬 수 있다.
단일-샷 증발( Single - shot evaporation )
당해 모드에 있어서, 밸브 장치(20)는 단일 증기 샷을 위한 액체 코팅 물질(CS)의 소정 부분을 증발기 컴파트먼트(12)로 통과시키기 위해 제어된다. 증류 유닛(11)으로부터 밸브 장치(20)의 개별적인 제어에 의해 증발기 컴파트먼트(12)로 통과한 코팅 물질의 부분은 증류 유닛(11) 속에 유지된 액체 코팅 물질의 함량보다 상당히 작다. 작은 부분의 액체 코팅 물질(CS)은 초기 압력을 펌프 장치(34)로 개별적으로 설정하고 컴파트먼트(12)를 제어된 가열 장치(16)에 의해 가열함으로써 증발기 컴파트먼트(12) 속에서 증발된다. 도 3에서 정성적으로 도시한 바와 같이, 액체 코팅 물질(CS)을 열 증발시킴으로써, 작용점 초기 압력(pi12)으로부터 벗어나 압력(P12)이 상승한다. 유사하게, 코팅 물질의 증기가 분배 노즐(18) 쪽으로 유출되고 오프닝 장치(20)를 통하여 분사됨으로써, 압력(P12)저하가 야기되고, 이로써 최대 압력(P12max)이 설정된다. 따라서, 코팅 물질(CS)의 증기는 컴파트먼트(12)에서의 압력(P12) 내지 진공 용기(24)에서의 압력(P24)의 압력 구배에 의해 적어도 증강된 기판(28) 위에 증착되도록 증발기 컴파트먼트(12)로부터 다운스트림으로 나아간다. 증발기 컴파트먼트(12)로 공급되는 액체 코팅 물질(CS)의 용적(컴파트먼트(12)의 용적), 제어된 가열 장치(16)에 의한 가열, 증발기 컴파트먼트(12) 내에서의 초기 압력(pi12), 아웃풋(12o)과, 노즐(18)과 이의 오프닝 장치(21)의 특징인 인풋(18i) 사이의 흐름 저항(36)의 다운스트림 증기 흐름뿐만 아니라 증발기 컴파트먼트(12)와 펌핑된 진공 용기(24) 사이의 압력 구배 등의 파라미터는 조정되어 증발기 컴파트먼트(12) 속에서, 도 3에서 도시한 바와 같이, 양 r만큼 최대 압력(P12max)으로 상승하고, 도 3에 도시한 바와 같이, 도달한 최대 압력(P12max)으로부터 최대한 10초 이내에 기간 τ 이내에 압력 상승의 반(1/2)으로 저하되는 압력 특징을 설정한다. 이때, 기간은 현재 언급한 작동 모드하에 증기의 샷을 기판(28) 쪽으로 분사하여 기판(28)을 코팅하는 비율에 대하여 중요하며, 오늘날의 실시양태에 있어서, 이러한 기간 τ은 최대한 5초, 바람직하게는 최대한 1초가 되도록 조정한다.
기간 τ은 최대 값이 0.5초 이상이다.
따라서, 언급한 가동 모드에 의해, 증발기 컴파트먼트(12)에서의 코팅 물질 증발의 완전 생성물은 기판(28) 쪽으로 분사되어 단일 샷으로 코팅된다. 이는, 기판(28)이 하나 이상의 증기 샷에 의해 코팅될 수 있기 때문에, 소망하는 바의 코팅은 이러한 단일 증기 샷에 의해 수행된다는 점을 필수적으로 의미하지는 않는다.
멀티-샷 코팅에 있어서, 오프닝 장치(21)를 통한 증기의 분출은 증발기 컴파트먼트(12) 속에서 증발된 일부분의 생성물의 시간 이산성 샷으로 수행한다. 단일 샷 증발 모드를 위한 증발기 컴파트먼트(12)의 용적은 수 ㎤의 범위로 매우 작고 코팅 물질(CS)의 단일의 증발된 부분에 의해 달성되는 코팅 두께와 기판 면적 규모에 좌우될 수 있다. 그러므로, 도 3에서와 같은 압력 코스를 작은 증발기 컴파트먼트(12) 자체 내에서 모니터링하는 것은 실행하기가 매우 어려울 수 있다.
증발기 컴파트먼트(12) 내에서 발생하는 바와 같은 압력 시간 코스 특징이 진공 용기(24) 속에서, 특히 기간 τ에 대하여 묘사되는 것을 추정할 수 있기 때문에, 언급한 압력 코스에 대하여 결정적인, 위에서 언급한 바와 같은 파라미터는 특히 진공 용기(24) 속에서의 기간 τ에 대하여 이러한 압력 코스를 달성하기 위해 조정되며, 압력(P24)을 모니터하는 데는 아무런 문제가 없다.
도 2에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 진공 용기(24) 속에 압력 센서 장치(40)가 제공될 수 있다. 이의 압력 표시 아웃풋을 활용하여 전체 코팅 공정을 모니터하고/하거나, 측정된 압력 값 X로서 네가티브 피드백 제어 루프 이내에서 사용할 수 있는데, 이러한 센싱 결과 X는 소망하는 신호 W와 대비되며, 비교 결과 △는, 제어 유닛(14)을 통하여, 증발기 컴파트먼트(12) 속으로 분배된 액체 코팅 물질(CS)의 양 및/또는 이러한 분배 비율 및/또는 압력 및/또는 증발기 컴파트먼트(12)에서의 가열, 제어된 드라이브(30)에 의한 기판 캐리어(26)의 이동 등을 조정함으로써 코팅 공정을 조정하는 데 활용한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 특히 원 샷 증발의 경우, 적은 부분의 코팅 물질(CS)이 증류 유닛(11)으로부터 증발기 컴파트먼트(12)로 공급되는 양은 밸브 장치(20)를 조작함으로써 제어되는데, 밸브 장치(20)는 제어 유닛(14) 내의 제어된 펄스 발생기(42)에 의해 제어된다. 펄스 반복 주파수(pulse repetition frequency) f1은 언급한 양을 제어하는 반면, 펄스 길이는 흐름 커뮤니케이션(flow communication)을 설정하는 밸브 장치(20)의 각각의 오프닝 기간을 제어한다. 소량의 액체 코팅 물질을 증발기 컴파트먼트(12)로 공급하기 위해, 밸브 장치(20)는 예를 들면 최대한 30msec의 짧은 기간 동안 흐름 커뮤니케이션이 정확하게 허용되도록 조정될 수 있다.
하나 이상의 증기 샷을 증발된 하나의 부분으로부터 분출하기 위해, 컴파트먼트(12)를 증기용 저장기로서 활용한다. 이러한 모드에 있어서, 추가의 밸브 장치(44)가 아웃풋(12o), 즉 증발기 컴파트먼트(12)의 아웃풋과 분배 노즐(18)에 대한 인풋(18i) 사이에 상호 접속된다. 플로우 스위치(flow switch)로 나타낸 밸브 장치(44)는 소위 제2 제어 인풋인 제어 인풋(44c)를 구비하는 반면, 제어 유닛(14)은 제어 인풋(44c)에 작동 가능하게 접속된 소위 제2 제어 아웃풋인 제어 아웃풋(1402)을 구비한다.
도 3과 관련하여 설명한 바와 같이, 그리고 단일 샷 증발의 경우, 증발기 컴파트먼트(12) 내에서 압력 코스는 발생하지 않지만, 증기 샷을 증발기 컴파트먼트(12)로부터 분출하는 것과 조화를 이루어 진공 용기(24) 속에서만 발생한다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 밸브 장치(44)의 제어 인풋(44c)에 대한 제어 펄스는 펄스 발생기(46)에 의해 제어 유닛(14) 안에서 발생한다. 도 2에 개략적으로 도시되어 있는 바와 같이, 2개의 펄스 발생기(42, 46)가 동시에 움직인다. 제어 인풋(44c)에 대한 밸브 제어 펄스의 반복 주파수 f2는 적어도 펄스 반복 주파수 f1과 동등하다. 언급한 반복 주파수 f2가 f1과 동등한 경우, 이는 사실상 단일 샷 증발이 밸브 장치(44)에 의해 작동됨을 의미한다. 주파수 f2가 f1보다 큰 경우, 언급한 바와 같이, 멀티 샷 증발이 수행된다. 아웃풋(12o)은 흐름 저항 부재(36)를 통하여 밸브 장치(44) 내에서 또는 밖에서 노즐(18)의 인풋(18i)에 접속된다.
이러한 흐름 저항 부재(36)는 제한된 직경을 갖는 하나 또는 2개 이상의 흐름 채널일 수 있다. 우수한 실시양태로서, 흐름 저항 부재는 흐름 확산 부재, 특히 다공성 세라믹 또는 금속 부재, 보다 특히 금속 폼 부재(metal foam member)에 의해 실현된다. 이로써, 본 발명의 제3 국면과 관련하여 보다 상세하게 설명하는 바와 같이, 증발기 컴파트먼트(12)와 노즐 장치(22)와의 보다 치밀한 조합이 이루어진다.
멀티 샷 증발 모드에 대한 시각에서, 이러한 모드에 있어서 기판의 코팅은 단일 증기 샷 또는 멀티 증기 샷에 의해 수행될 수도 있음을 강조해야만 한다.
우수한 실시양태로서, 흐름 저항 부재(36)가 제공되는 경우, 이러한 부재 속을 통과하는 증기 흐름은 층류(laminar flow)일 것이다.
추가의 매우 유리한 실시양태에 있어서, 개구 장치(21)에서 수송 가스의 흐름이 증기 분출에 중첩된다. 우수한 실시양태에 있어서, 이러한 수송 가스는 아르곤 및/또는 질소 등의 불활성 가스이다. 이러한 중첩된 가스 흐름은 적어도 기판의 코팅 동안, 따라서 단일 또는 멀티 분출 동안 유리하게는 연속적으로 설정된다. 도 2에 따르면, 이러한 우수한 옵션은 언급한 가스에 대하여 가스 저장기(48)를 제공함으로써 실현될 수 있다. 가스 저장기(48)는 하나 또는 2개 이상의 가스 공급 라인에 의해
● 제어 밸브(50a)를 통한 증류 유닛(11) 업스트림의 라인(17) 및/또는
● 제어 밸브(50b)를 통한 증류 유닛(11) 및/또는
● 제어 밸브(50c)를 통한 증류 유닛(11)의 아웃풋(1101)과 증발기 컴파트먼트(12)에 대한 인풋(12i) 사이에 및/또는
● 제어 밸브(50d)를 통한 증발기 컴파트먼트(12)에 및/또는
● 제어 밸브(50f)를 통한 증발기 컴파트먼트(12)의 아웃풋(12o)과 인풋(18i) 사이에 연결된다.
우수한 실시양태에 있어서, 가스 탱크(48)로부터의 가스 흐름은 업스트림의 증발기 컴파트먼트(12)에 의해 설정되고, 유리한 층상 가스 흐름은 진공 용기(24)에 이르기까지 컴파트먼트(12)를 통하여 설정된다. 이러한 수송 가스의 흐름에 의해 컴파트먼트(12) 바깥의 증기 수송은 흐름 저항 부재(36)를 통하여 실질적으로 증강된다.
진공 용기(24)는 적어도 단일 또는 멀티 샷에 의한 기판(28)의 코팅 동안 제어된 펌프(32)에 의해 연속적으로 펌핑된다.
분출 오프닝 장치(21)에는 도 4a에 도시한 바와 같은 축 A에 평행한 개방 축을 구비한 오프닝(opening)이 제공되어 있으며, 이로써 언급한 축 A에 대하여 실질적으로 동축 방향으로 분출을 수행한다. 언급한 오프닝 장치(21)의 제2 변형체(variant)에 있어서, 오프닝은 축 A로부터 반경 방향 바깥을 향하는 오프닝 축을 갖는다. 이로써, 분출은 축 A로부터 반경 방향 바깥 쪽으로 분출 방향의 성분으로 수행된다. 언급한 반경 성분은 방향의 우세한 성분이다. 언급한 오프닝 장치의 추가의 변형체에 있어서(이는 오늘날 바람직한 오프닝 장치이다), 오프닝은 증기의 링 형태의 실질적인 연속 분출 패턴을 축 A에 대하여 동축 방향으로 생성하는 방식으로 제공되며, 이는 본 발명의 제3 국면과 관련하여 상세하게 논의될 것이다.
도 4에 따르는 축 A가 일점쇄선(dash-dotted line)으로 도시되어 있는 도 2에 대한 시각으로, 우수한 변형 기판(28) 또는 멀티 기판에 있어서, 기판 장치는 축 A를 중심으로 하는 코팅 동안 오프닝 장치(21)로부터 떨어져 반대편에 위치한다.
또한, 아웃풋(12o) 업스트림의 증기 샷을, 즉 적어도 흐름 저항 부재(36)의 일부분을 따라 및/또는 노즐(18)의 일부분을 따라 진공 용기(24) 내에서 도 2에 도시하지 않은 각각의 가열 부재에 의해 추가로 가열하는 것이 유리할 수 있다.
본 발명의 제1 국면에 따르는 장치 및 방법의 실시양태에 있어서, 멀티 기판 캐리어(26)와 기판 장치(28)는 코팅 위치에서 진공 용기(24) 내에 연속적으로 위치한다. 한 조의 기판이 코팅되고 코팅 위치로부터 이동하며, 다음 조의 기판이 코팅 위치로 이동된다. 도 2에 따르면, 이는 펄스 발생기(56)에 의해서와 같이 제어 가능한 드라이브(30)를 펄스 제어함으로써 제어된다. 이렇게 함으로써, 우수한 실시양태에 있어서, 기판 캐리어(26)는 20초당 하나 이상의 비율로, 또는 10초 또는 5초당 하나 이상의 기판 캐리어의 비율로 코팅 위치로부터 이동하여 제거된다. 이렇게 함으로써, 기판의 높은 처리량이 달성된다.
도 5는 기판 캐리어(26)의 간략화된 투시도를 나타낸다. 이는 도시한 바와 같이 하나 또는 2개 이상의 예를 들면 두 개의 사각 인트루전(intrusion, 62)을 갖는 판상 부재(60)를 포함하며, 따라서 형태를 갖춘 기판이 지지된다.
기판 캐리어(26)의 중앙 축 B는 기판 코팅을 위한 오프닝 장치의 축 A와 조화롭게 하는 것이 유리하다.
코팅될 기판, 특히 스크린 기판, 보다 특히 터치 스크린 기판이 유리하고, 예를 들면 본 발명에 따르는 코팅 전에 SiO2, SiN, Al2O3 및 AlN 중의 적어도 하나의 투명한 층을 반응성 이온 에칭에 의해 및/또는 증착에 의해 위에서 일반적으로 언급한 바와 같이 예비처리한다.
진공 하에 유리하게 유지되는 증류 유닛(11) 속에 존재하는 공기를 방지하기 위해, 전구체 재료의 열화를 방지한다. 이는 또한 예를 들면 증류 유닛(11) 속으로 공급되는 가스 탱크(48)로부터의 가스에 의해 달성된다.
증발기 컴파트먼트(12) 속에서의 증기 함량의 모니터링은 진공 게이지(도 2에 도시하지 않음)에 의해 수행하고/하거나 증발기 컴파트먼트(12) 중의 잔여 액체 코팅 물질(CS)의 수준을 측정함으로써 수행할 수 있다. 언급한 바와 같이, 증발기 컴파트먼트(12)는 유리하게는 승온 예를 들면 200℃에서 유지되어, 증기가 컴파트먼트 벽을 따라 재응축되는 것을 방지한다.
증발기 컴파트먼트(12) 다운스트림의 흐름 접속은 예를 들면 200℃로 가열되는 것이 유리하다.
도 6은, 여전히 간단하고도 개략적이지만, 본 발명에 따르는 제조 방법을 수행하는, 제1 국면하의 본 발명에 따르는 장치의 한 가지 실시양태를 보다 상세하게 나타낸다.
저장기 탱크(100)는 코팅 물질(CS)과 용매(SO)를 포함하는 액체 전구체 재료를 유지한다. 탱크(100) 중의 전구체 재료의 수준은 레벨 센서(102)로 모니터한다. 밸브(104)를 개방함으로써, 전구체 재료는 탱크(100) 속으로 흘러들어갈 수 있고, 또한 밸브(106)를 개방하고 가스 정압(positive gas pressure)을 가스 공급부(108)로부터 탱크(100)의 상부(top)에 적용함으로써 흘러들어갈 수 있다. 전구체 재료는 진공 펌프(112)에 의해 증류 유닛에 진공을 적용함으로써 증류 유닛의 탱크(110) 속에서 증류된다. 제1 상의 증류 동안 빠른 펌핑 밸브(114)는 닫히고, 펌핑은 느린 펌핑 제한(116)을 통하여 탱크에 적용된다. 느린 펌핑 제한(116)을 통한 펌핑에 의해, 그리고 도 2과 관련하여 위에서 언급한 바와 같이, 증류는 초기에 전구체 재료의 스플래시 방지를 서서히 개시하고, 코팅 물질의 손실을 저하시킨다. 느린 펌핑 모드의 말기에 빠른 펌핑 밸브(114)가 개방되고, 제한(116)을 우회하여, 진공 증류를 신속하게 진행할 수 있다. 밸브(118)는 탱크(110)를 펌프(112)로부터 분리시키기 위한 차단 밸브(cut-off valve)를 구비한 펌프(112)이다. 펌프(112)의 다운스트림에는 물을 수로(water circuit, 122)에서 냉각시키고 용매를 회수한 다음 용매 컵(1240에 수거함으로써 냉각되는 용매 응축기(120)가 제공된다. 탱크(110)에는, 온도 자동 조절기(thermostat, 126)이 제공되는데, 이는 용매가 증발될 때 탱크(100)의 온도를 일정하게 유지하기 위해 배치된 수계 온도 규제 시스템(예: 워터 쟈켓) 또는 유사한 열 교환기를 제어한다.
탱크(100)의 바닥에 실질적인 무용매 코팅 물질을 남기는 전구체 재료로부터 일단 실질적으로 모든 용매가 증발되면, 진공 증류 펌프(112)는 꺼지고, 밸브(118)는 폐쇄되며, 이로써 펌프(112)가 탱크(110)로부터 분리된다. 후속적으로 밸브(13)가 개방되고, 가스 공급기(108)가 정압(positive pressure)을 증류 탱크(110)에 가하여, 밸브(134)의 개방 후에 액체 코팅 물질을 증류 컴파트먼트(132)로 유도한다. 탱크(110)에는 압력 경감 밸브(pressure-relieving valve, 136)가 구비되어, 코팅 물질의 증발기 컴파트먼트(132)로의 이송이 중지된 후에 압력을 경감시킨다.
증발기 컴파트먼트(132)에는 탱크(132)를 코팅 물질의 증발 온도로 가열하기 위한 가열 부재(140)가 구비되어 있다. 이 온도는 서모커플(142)에 의해 모니터된다. 증발기 컴파트먼트(132)에는, 컴파트먼트(132)가 과열되었을 때, 이를 탐지하기 위한 과온도 스위치(over-temperature switch, 144)가 추가로 제공되어 있다. 증기 공급원의 일부로서 작용하는 컴파트먼트(132)는 고진공 바이패스 밸브(148)와 재료 응축으로부터 고진공 펌프 라인(152)을 보호하기 위한 메스너 트랩(150)을 통하여 진공 용기(146)와 흐름 커뮤니케이션 상태에서 진공하에 놓여진다. 메스너 트랩(150)은 냉각수에 의해 냉각된다.
증발된 코팅 물질은 증발기 컴파트먼트(132)로부터 진공 용기(146)의 내부로 공급되는데, 이는 고진공 펌프(154)에 의해 고진공으로 펌핑된다. 이렇게 함으로써, 밸브(156)는 작동하여, 흐름 채널 도관(flow channel conduit, 158)을 통한 증기 샷을 증기 분배 노즐 장치(160)를 통하여 진공 용기(146)로 방출하며, 증기 샷은 가열 부재(162)에 의해 가열된다.
증기 분배 노즐 장치(160)를 실현하는 유리한 형태는 본 발명의 제3 국면과 관련하여 보다 상세하게 설명될 것이다. 컴파트먼트 또는 탱크(132)와 증기 분배 노즐 장치(160)는 함께 증기 소스의 일부를 형성하며, 이는 이하에서 논의하는 변형체들 중의 하나에서 유리하게 실현될 수 있음을 알아야 한다. 또한, 도 6의 실시양태에 있어서, 노즐 장치(160)는 가열 부재(162)에 의해 가열된다는 점을 주목해야 한다.
본 발명의 제2 국면: 뚜렷한 증류가 없슴
본 발명의 제2 국면은 발명의 제1 국면하의 발명에 대비하여 개선점을 제공하고, 몇몇 유형의 전구체 재료에 대하여 특히 적합하다. 특정 유형의 코팅물, 특히 친유성 코팅물을 갖는 코팅 기판은, 일단 용매가 전구체 재료로부터 제거되면, 코팅 물질이 꿀과 같은 농도를 가지며, 따라서 정확한 계량, 특히 적은 용량으로 취급하기가 곤란해지는 약간의 문제를 안고 있다. 이러한 경우의 예로서, 그리고 본 발명의 제1 국면과 관련하여 논의했던 도 2에 대한 시각에서 코팅 물질(CS)을 정확한 분획으로 증발기 컴파트먼트(12)로 이송시키고, 따라서 기판(28) 위에 생성된 코팅물이 기판 장치에서 기판 장치로 달라질 수 있도록 하는 것이 곤란하다. 게다가, 증류 유닛 다운스트림의 액체 코팅 물질은 진공하에 유지된다는 사실에도 불구하고, 어느 정도로 안정화되지 않고 자가중합이 발생하여 점점 더 많은 에너지를 필요로 하고, 이로써 코팅 물질을 가열하여 더 오래 증발시켜 액체 코팅 물질이 증류 유닛(11)에 남아 있게 된다. 따라서, 생성된 코팅물의 품질은 변할 수 있다. 본 발명의 제1 국면하의 실시양태를 실현하여 코팅 물질의 단일 샷을 증발시킬 수 있다는 사실에도 불구하고, 위에서 언급한 문제점들 중의 하나는 오히려 다량의 전구체 재료의 증류이며, 다른 이유는 가능한 높은 점도의 코팅 물질을 증류에서 증발까지 취급할 필요성이다.
제2 국면하의 발명은 증발 처리되고 이러한 증발의 다운스트림인 미증류 전구체 재료인 이러한 문제를 해결한다. 처리된 액체 내에 용매의 존재로 인하여 이의 점도는 도 2에 따라 처리된 다운스트림 증류 유닛(11)에서 처리한 바와 같은 코팅 물질의 점도에 비하여 낮다. 추가로, 코팅, 즉 소정량의 코팅 물질에 필요한 전구체 재료의 용적은 본 발명의 제1 국면에 따라 처리한 코팅 물질의 용적보다 크다. 두 국면 모두 분획들의 정확한 계량을 증발기 컴파트먼트에 허용한다. 게다가, 예를 들면 친유성 코팅물을 기판에 증착시키기 위한 전구체 재료의 경우, 용매가 전구체 재료에 남아 있기 때문에, 코팅 물질의 자가중합은 대체로 방지된다. 이로써, 증착된 코팅물의 품질과 재현성이 개선된다. 따라서, 도 1의 제1 국면에 대한 시각에서 제2 국면하의 본 발명의 포괄적인 차이점은 증발 단계 3과는 다른 도 1의 단계 2와 같은 특정한 증류 단계는 생략되고, 증류가 오프닝 장치로부터 분출된 증기까지 재료에 대하여 다운스트림 증발에서 기상으로 수행된다.
도 7은 도 1과 유사하게 제2 국면하에 본 발명에 따르는 방법의 처리 단계들을 나타내고, 도 8은 도 2에서의 본 발명의 제1 국면의 장치와 유사하게 본 발명의 제2 국면에 따르는 장치를 나타낸다.
도 7의 단계 1'와 같이 액체 전구체 재료[(CS + SO)1]용 저장기로부터 액체 전구체 재료는 직접 공급되어 증발된다. 제1 국면하의 발명과 잘 비교하기 위해, 도 7에서의 증발 단계는 도 1의 제1 국면에서의 단계 3과 유사하게 단계 3'라고 언급한다. 도 1의 단계 3에 따르는 증발에 대하여, 도 7의 단계 3'하의 증발은 액체 전구체 재료에 대하여 수행하며, 따라서 용매(SO)가 여전히 존재한다. 따라서, 일반적으로 증발기 컴파트먼트를 제공하여 증발 단계 3'를 수행하고, 소정 부분의 액체 전구체 재료[(CS + SO)1]를 증발기 컴파트먼트에 주입한다. 이 재료의 증발은, 도 7에서 θ로 나타낸 바와 같이, 적어도 가열에 의해 강화된다.
발명의 제2 국면은 단일 샷으로 분출되는 양의 전구체 재료를 증발시키기 위해 특별히 조정되지만, 제2 국면에 따르는 발명 또한 보다 많은 분획의 전구체 재료를 증발시키고 증발될 전구체 재료의 분획을 벗어나 단일 샷 이상을 분출하기 위해 활용될 수 있다는 점은 배제할 수 없다.
따라서, 본 발명자들은 처음에는 단일 샷 증발에 초점을 맞춘다.
증발될 전구체 재료의 분획은 도 1의 제1 국면의 단계 3에서 증발된 액체 코팅 물질의 분획보다 실질적으로 크기 때문에, 증발기 컴파트먼트에서의 압력은 현저하게 증가하지 않는다. 증발 후에, 또는 증발과 동시에, 언급한 증발의 결과물은 분배 노즐 장치(7')의 오프닝 장치(1')를 통하여 진공 용기(3') 속의 하나 이상의 기판(5')의 장치를 향하여 그 위에 분출된다(단계 4'). 이렇게 함으로써, 코팅 재료가 하나 이상의 기판(5')의 장치 위에 코팅된다(단계 5'). 이어서, 하나 이상의 코팅된 기판(5')의 장치는 진공 용기(3')로부터 제거된다(단계 6'). 발명의 제2 국면하에 코팅된 기판의 예비처리 및 후처리는 발명의 제1 국면하에서 언급한 바와 같이 수행할 수 있다.
도 7에 대한 시각에서 단계 2'는 사실상 도 1의 단계 2와 유사한 증류 단계를 언급하지만, 증발 및/또는 노즐 장치(7')로의 증기 이송 동안 및/또는 진공 용기(3')에서의 코팅 동안 도 7에서 그래프로 나타낸 바와 같이 발생한다.
도 7에서 용매 함량(SO)에서 아래를 향하는 화살로 부호화한 것은 전구체 재료 증기에서의 용매 증기 함량의 저하이다.
도 8은 본 발명의 제2 국면에 따르고 도 7의 도움으로 예시된 바와 같은 방법을 가동하는 간략화된 신호 흐름/가능성 블록 다이아그램을 도 2와 유사하게 나타낸다.
도 8은 도 2와 유사하게 논의한다.
단계 1': 저장기 중의 액체 전구체 재료
도 8과 같은 장치에는 도 7의 단계 1과 같은 액체 전구체 재료[(SO + CS)1]를 위한 저장기 탱크(200)가 설치되어 있다. 저장기 탱크(200)의 용량은 기판을 연속적으로 1 내지 2주 동안 제조하기 위한 코팅 물질을 제공하기에 이상적으로 충분하다. 따라서, 예를 들면, 장치를 예방 보전하는 동시에, 또는 진공 용기(224)로 공급될 기판을 예비처리하도록 가능한 대로 제공된 장치를 예방 보전하는 동시에, 또는 제2 국면하에 본 발명에 따르는 코팅용 장치를 예방 보전하는 동시에, 또는 코팅된 기판을 후처리하기 위해 가능한 대로 제공된 장치를 예방 보전하는 동시에, 저장기 탱크(200)는 전구체 재료로 가득 채우거나 재충전시킨다. 또한, 명세서와 특허청구범위에 걸쳐서 언급하는 저장기 탱크(200)는, 저장기(200)가 충전된 후에 전구체 재료가 주위 공기에 노출되는 것을 방지하는 "에어 락(air lock)"의 기능을 가질 수도 있다.
저장기(200)는 액체 전구체 재료용 아웃풋(200o)을 구비할 수 있다. 저장기(200)를 충전하거나 재충전한 후, 액체 전구체 재료는 아웃풋(200o)을 통하여 증발기 컴파트먼트(212)로 이송된다. 이렇게 함으로써, 우수한 실시양태에 있어서, 소량의 액체 전구체 재료가 아웃풋(200o)의 수준 이상으로 저장기(200)에 남아서 아웃풋(200o)을 통하여 공기나 가스가 남아 있는 것을 방지한다. 이렇게 함으로써, 공기 또는 가스가 후속의 증발기 컴파트먼트(212) 속으로 도입되는 것을 방지하고, 전구체 재료가 주위 공기 또는 가능하게는 다른 가스와의 바람직하지 않은 접촉으로 인해 열화(劣化)되는 것을 방지한다.
단계 3': 액체 전구체 재료의 증발기 컴파트먼트로의 이송 및 증발
증발기 컴파트먼트(212)에 있어서, 소정 부분의 전구체 재료의 열 증발이 수행된다. 증발기 컴파트먼트(212)는 액체 전구체 재료의 부분[(SO + CS)1]을 위한 소위 제1 인풋인 인풋(212i)를 구비하고, 전구체 재료의 증기[(CS + SO)v]를 위한 소위 제1 아웃풋인 아웃풋(212o)를 구비한다. 흐름 온/오프 스위치로서 도 8에 도시한 제어 가능한 밸브 장치(220)에는 소위 제1 제어 인풋인 제어 인풋(220c)이 설치되어 있다. 제어 유닛(214)의 소위 제1 제어 아웃풋인 제어 아웃풋(21401)은 밸브 장치(22)의 제1 제어 인풋(220c)에 작동 가능하게 접속된다. 증발기 컴파트먼트(212)에는 전구체 재료를 증발기 컴파트먼트(212) 속에서 열적으로 증발시키기 위한 제어 가능한 가열 장치(216)가 설치되어 있다.
최초에 언급한 단일 샷 증발의 경우, 적은 부분의 전구체 재료만이 한꺼번에 증발기 컴파트먼트(212)에서 증발된다. 각각의 분출된 증기 샷을 위한 전구체 재료는 별개의 부분으로서 증발기 컴파트먼트(212)에서 개별적으로 증발된다. 뒤집어 말하면, 증발의 결과물은 단일 샷으로 분출된다. 우수한 실시양태에 있어서, 저장기(200)로부터 증발기 컴파트먼트(212)로 공급되는 소정 부분의 액체 전구체 재료는 동시에 코팅될 표면적 ㎠당 5×10-5㎕ 내지 5×10-2㎕이다. 추가의 개선된 실시양태에 있어서, 상기 부분은 코팅될 표면적 ㎠당 15×10-3㎕ 내지 25×10-3㎕이다. 이로써, 증발기 컴파트먼트는 코팅될 기판 캐리어의 표면적 ㎠당 0.005 내지 0.035㎤의 매우 작은 용적을 가지며, 우수한 실시양태에 있어서, 언급한 기판 캐리어 표면적 ㎠당 0.015 내지 0.025㎤의 용적을 가진다.
도 9에 도시한 바와 같이, 증발기 컴파트먼트(212)에서의 전구체 재료 부분의 증발로 인하여, 당해 컴파트먼트에서의 압력(pvc)은 초기 압력(pivc)은 제외하고 r'의 양으로 현저하게 상승한다. 증기가 아웃풋(212o)를 통하여 진공 용기(24)로 유출됨에 따라, 압력(pvc)은 언급한 압력 최대에 도달하는 기간 τ' 이내에 상승량의 반(1/2r')으로 최대 압력(pvcmax)으로부터 저하되는데, 기간 τ'는 최대한 10초이고, 개선된 실시양태에 있어서 최대한 5초이며, 보다 우수한 경우, 최대한 1초이다. 언급한 기간 τ'는 언급한 최대 압력(pvcmax)에 도달하는 데 최대한 0.5초이다.
언급한 기간 τ'는 증기 샷을 분출하는 지속 기간에 대한 결정적인 한 가지 파라미터이고, 따라서 하나의 증기 샷의 코팅 물질에 의한 기판의 코팅용 파라미터이다. 따라서, 진공 용기(224)에서 코팅될 기판의 처리량에 대한 결정적인 파라미터이다.
증발기 컴파트먼트(212)의 아웃풋(212o)은 노즐 장치(222)의 노즐(218)의 소위 제2 인풋인 인풋(218i)과 흐름 조작의 관계에 있다. 증기 분배 노즐(218)에는 분배 오프닝 장치(221)가 설치되어 있다. 분배 오프닝 장치(221)의 오프닝(들)은 진공 용기(224) 쪽으로 개방되는데, 하나 또는 2개 이상의 기판(228)을 구비한 기판 장치는 기판 캐리어(226) 위에 지지되고, 이는 제어 드라이브(230)을 통하여 오프닝 장치(221) 반대편의 코팅 위치로 위치 설정 가능하다. 진공 용기(224) 내에서의 기판(228)은 오프닝 장치(221)를 통하여 함께 분출되는 코팅 물질의 증기에 노출되며(단계 4'), 이렇게 함으로써 코팅된다(단계 5'). 오프닝 장치(221)를 통한 코팅 물질의 분출과 함께, 증발된 용매(SOv)의 적어도 잔여 부분은 제어된 펌핑 장치(232)의 펌핑 작용에 의해 분출되고 제거된다.
코팅된 후, 기판 캐리어(226)에 대하여 작용하는 제어된 드라이브(230)에 의해 진공 용기로부터 제거된다(단계 6'). 그 시점에서 진공 용기(224)로 이동한 기판(228)은 반응성 이온 에칭에 의해 예비처리되고/되거나, 진공 용기(224) 속에서 또는 개별적인 예비처리 챔버 속에서 증착시킴으로써 예비처리될 수 있다. 증발기 컴파트먼트(212)는 제어된 펌프 장치(234)에 의해 개별적으로 펌핑될 수 있다.
아웃풋(212o)과 인풋(218i) 사이에는 하나 이상의 흐름 저항 부재(236)가 설치되어 있다. 이러한 흐름 저항 부재는 도 10에서 236a로 나타낸 바와 같은 비교적 긴 흐름 채널 및/또는 도 10에서 236b로 나타낸 바와 같은 다수의 평행한 흐름 채널로 실현된 확산 부재 및/또는 도 10에서 참고번호 236c로 개략적으로 나타낸 바와 같은 세라믹 또는 금속 재료의 다공성 재료로 제조된 확산 부재에 의해 형성될 수 있으며, 우수한 실시양태에 있어서, 금속 폼 부재로 실현된다. 도 10에서와 같은 흐름 저항 부재는 도 2의 장치에 흐름 저항 부재(36)로서 유리하게 적용할 수도 있음을 주목한다.
위에서 이미 언급한 바와 같이, 제2 국면하의 발명은 단일 분출 샷에 의해 증발기 컴파트먼트(212)에서 증기를 비우기 위해 특별하게 조정된다.
이렇게 함으로써, 밸브 장치(220)는 매우 적은 소정 부분의 액체 전구체 재료를 증발기 컴파트먼트(212)로 가장 정확하게 통과시키도록 제어된다. 적은 부분의 액체 전구체 재료는 작은 증발기 컴파트먼트(212)에서 증발한다. 이로써, 도 9와 관련하여 논의한 바와 같은 압력 코스가 생성된다. 이로써, 펌프 장치(232)에 의해 펌핑되는, 증발기 컴파트먼트(212)로부터 진공 용기(224)까지의 압력 구배가 설정된다. 이러한 압력 구배는 전구체 재료의 증기가 증발기 컴파트먼트(212)를 빠져나가도록 한다. 증발기 컴파트먼트(212)로 공급되는 액체 전구체 재료의 언급한 용적, 증발기 컴파트먼트(212)의 용적, 제어된 가열 장치(216)에 의한 증발기 컴파트먼트(212)의 가열, 증발기 컴파트먼트(212)에서의 초기 압력(pivc), 흐름 저항 부재(236)와 오프닝 장치(221)를 통한 다운스트림 증기 흐름 특성들뿐만 아니라 증발기 컴파트먼트(212)와 펌핑된 진공 용기(224) 사이의 압력 구배 등의 파라미터는, 도 9와 관련하여 논의한 바와 같이, 증발기 컴파트먼트(112)에서 압력 특성들을 설정하도록 조정된다.
가능한 최대 양의 전구체 재료의 증기를 증발기 컴파트먼트(212)에서 단일 샷으로 분출하는 것은, 기판(228)이 하나 이상의 이러한 증기 샷에 의해 코팅될 수 있기 때문에, 소망하는 코팅이 이러한 단일 증기 샷에 의해 수행된다는 것을 필수적으로 의미하지 않음을 주목해야만 한다.
위에서 논의한 바와 같이, 증기를 증발기 컴파트먼트(212)로부터 단일 샷으로 분출하기 위한 증발기 컴파트먼트(212)의 용적은 매우 적다. 따라서, 증발기 컴파트먼트(212)에서 도 9에서와 같은 압력 코스를 모니터링하는 것 자체는 실행하기가 곤란하다. 본 발명에 따라 증발기 컴파트먼트(212)에서 발생하는 바와 같은 압력 대 시간 코스 특성들은 진공 용기(224)에서, 특히 기간 τ'에 관하여 묘사되며, 본 발명에 따르는 압력 코스에 대하여 결정적인, 위에서 언급한 파라미터들은 압력(p224)을 모니터하는 데 문제가 없는 진공 용기(224)에서 특히 기간 τ'에 관하여 이러한 압력 코스를 달성하기 위해 조정된다. 따라서, 도 8에서 점선으로 나타낸 바와 같이, 진공 용기(224)에는 압력 센서 장치(240)가 설치되어 있다. 이의 아웃풋 신호는 전체 코팅 공정을 모니터하는 데 활용되고/되거나, 네가티브 피드백 제어 루프 내에서 측정된 압력값 X'로서 사용될 수 있는데, 이러한 검출 결과 X'는 소망하는 신호 W'와 비교되며, 비교값 △'는 제어 장치(214)를 통하여 증발기 컴파트먼트(212)에 분배된 액체 전구체 재료의 양 및/또는 분배량 및/또는 압력 및/또는 증발기 컴파트먼트(212)의 가열, 제어된 드라이브(213) 등에 의한 기판 캐리어(226)의 이동 등을 조정함으로써 코팅 공정을 조정하는 데 활용된다.
언급한 바와 같이, 본 발명의 제2 국면은 개별적인 증류 단계 어헤드 또는 업스트림 증발 단계를 제공하지 않는다. 따라서, 그럼에도 불구하고 용매가 어떻게 코팅 물질로부터 분리되는지의 의문은 정확한 과학적 센스에서보다 체험적인 센스에서 언급되어야 한다.
증발기 컴파트먼트(212)에서, 또는 방법 용어에서, 열 증발 동안 용매의 증기와 코팅 물질의 증기는 동시에 생성된다. 두 증기 성분들은 흐름 저항 부재(236)를 통하여 오프닝 장치(221)로 공급되고, 진공 용기(224) 속으로 분출된다. 코팅 물질 증기 성분에 대하여 용매 증기 성분이 휘발성이 더 높기 때문에, 펌프 장치(232)는 코팅 물질 증기 성분보다 현저하게 많은 양의 용매 증기 성분을 진공 용기(224)로부터 이동시킨다. 따라서, 코팅 물질 증기 성분은 실질적으로 긴 시간 동안 기판(228) 위에 증착된 성분을 갖기에 충분한 진공 용기(224) 속에 남아 있는 반면, 도 8에서 화살표 SOv로 언급한 바와 같이, 사실상 모든 용매 증기 성분은 펌핑 장치(232)의 펌핑 작용에 의해 진공 용기(224)로부터 신속하게 제거된다.
증발기 컴파트먼트(212) 아래의 흐름선, 특히 흐름 저항 부재(236)와 적어도 노즐 장치(222)의 일부분 및 분출이 수행되는 진공 용기(224) 내에서의 영역을 가열함으로써, 경질 벽을 따라 증기 성분들이 재응축되는 것을 피한다.
도 8에 도시되어 있는 바와 같이, 적은 부분의 전구체 재료가 저장기(200)로부터 증발기 컴파트먼트(212)로 공급되는 속도는 밸브 장치(220)의 작동에 의해 제어되는데, 이는 제어기(214) 내에서 제어된 펄스 발생기(242)에 의해 사실상 제어된다. 펄스 반복 주파수 f1'는 언급한 속도를 제어하는 반면, 펄스 길이는 흐름 커뮤니케이션을 설정하는 밸브 장치(220)의 각각의 오프닝 기간을 제어한다. 적은 부분의 액체 전구체 재료를 증발기 컴파트먼트(212)로 공급하기 위해, 밸브 장치(220)는 짧은 기간 동안 예를 들면 최대한 30msec 동안 흐름 커뮤니케이션을 정확하게 설정하도록 활용된다.
지금까지는 단일 샷 증발에 대하여 도 7 및 도 8에 따르는 실시양태의 논의에 초점을 맞추어 왔다. 위에서 언급한 바와 같이, 제2 국면하의 본 발명은 멀티 샷 증발 기술, 즉 하나 이상의 단일 증기 샷에 대하여 액체 전구체 재료를 증발기 컴파트먼트(212) 속에서 가동시킬 수 있다.
하나 이상의 증기 샷을 증발된 하나의 부분으로부터 분출하기 위해, 증발기 컴파트먼트(212)는 증기용 저장기로서 활용된다. 이러한 기술에 있어서, 추가의 밸브 장치(244)는 아웃풋(212o), 즉 증발기 컴파트먼트(212)의 아웃풋과 인풋(218i) 사이를 분배 노즐(218)에 상호 접속시킨다. 도 8에서 흐름 스위치로 상징한 밸브 장치(244)는 소위 제2 제어 인풋이라고 하는 제어된 인풋(224c)을 구비하는 반면, 제어 유닛(214)은 소위 제2 제어 아웃풋인, 제어 인풋(224c)에 가동 가능하게 접속되는 제어 아웃풋(21402)을 구비한다.
하나의 증발된 전구체 재료 부분 이외의 언급한 샷의 비율과 기간은 밸브 장치(244)의 적절한 제어로 제어한다. 이러한 기술에서 발명의 제2 국면하의 본 발명을 실현함으로써, 증발기 컴파트먼트(212) 내에서 도 9와 관련하여 설명한 바와 같은 압력 코스는 발생하지 않지만, 오히려 왠지 "계단(staircase)" 압력 대 시간 특성이 발생하도록 한다. 도 9에 따르는 압력 코스는 증발기 컴파트먼트(212)로부터 증기 샷을 분출하는 것에 리듬 맞추어 진공 용기(224) 속에서만 발생할 것이다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 밸브 장치(244)의 제어 인풋(224c)에 대한 제어 펄스는 각각의 펄스 발생기(246)에 의해 제어 유닛(214) 내에서 발생한다. 2개의 펄스 발생기(242 및 246)는 동시에 움직인다. 제어 인풋(224c)에 대한 밸브 제어 펄스의 반복 주파수 f2'는 적어도 펄스 반복 주파수 f1'과 동등하다. 언급한 펄스 반복 주파수 f2'가 f1'과 동등한 경우, 이는 사실상 단일 샷 증발이 밸브 장치(244) 내에서 가동되는 것을 의미한다. f2'가 f1'보다 큰 경우, 멀티 샷 증발이 언급한 바와 같이 수행된다. 본 발명에서 언급한 멀티 샷 증발 기술에 있어서, 기판(228)의 코팅은 단일 증기 샷 또는 멀티 증기 샷에 의해 수행될 수 있다. 흐름 저항 부재(236)를 따라 통하는 증기 흐름은 유리하게는 층류(層流)일 것이다.
제2 국면에 따르는 발명이 오늘날 바람직한 단일 샷 증발 기술 또는 오늘날 덜 바람직한 멀티 샷 기술로 작동되는지와는 완전히 독립적으로, 오프닝 장치(221)에서 이송 가스의 흐름을 증기 분출에 겹쳐 놓는 것이 매우 유리하다. 이렇게 함으로써, 우수한 실시양태에 있어서, 이러한 이송 가스는 아르곤 및/또는 질소 등의 불활성 가스이다. 이러한 겹쳐지는 가스 흐름은 적어도 기판(228)의 코팅 동안, 따라서 증기 샷의 단일 또는 멀티 분출 동안 연속적으로 유리하게 설정된다. 도 8에 따르면, 이는 언급한 가스용 가스 저장기(248)를 제공함으로써 실현할 수 있다. 가스 저장기(248)는 하나 또는 2개 이상의 가스 공급 라인에 의해
● 제어 밸브(250c)를 통한 아웃풋(200o)과 인풋(212i) 사이의 액체 공급 라인(217) 및/또는
● 제어 밸브(250d)를 통한 증발기 컴파트먼트(212) 및/또는
● 제어 밸브(250e)를 통한 아웃풋(200o)과 인풋(212i) 사이의 증기 흐름 접속 및/또는
● 제어 밸브(250f)를 통한 노즐(218)에 연결된다.
진공 용기(224)는 단일 또는 멀티 증기 샷에 의한 기판(228)의 코팅 동안 제어된 펌프 장치(232)에 의해 적어도 연속적으로 펌핑된다.
분출 오프닝 장치(221)는 도 4a에 도시한 바와 같은 축 A에 대하여 평행한 오프닝 축을 갖는 하나 이상의 오프닝을 제공하며, 이로써 언급한 축 A에 대하여 실질적으로 동축 방향으로 분출을 수행한다. 언급한 오프닝 장치(221)의 제2 변형체에 있어서, 오프닝은 축 A로부터 반경 방향 바깥쪽으로 향하는 오프닝 축을 갖는다. 이렇게 함으로써, 축 A로부터 반경 방향 바깥쪽의 분출 방향의 성분으로 분출을 수행한다. 언급한 반경 방향 성분은 분출 방향의 우세한 성분이다. 오늘날 실현되는 오프닝 장치(221)의 추가의 변형체에 있어서, 발명의 제1 국면과 조합될 뿐만 아니라 지금 설명하는 바와 같은 제2 국면과 특별히 조합될 수 있는 발명의 제3 국면과 관련하여 특별히 언급한 바와 같이, 오프닝은 축 A에 대하여 동축 방향으로 링 형태의 실질적으로 연속적인 증기의 분출 패턴을 생성하는 방식으로 제공된다.
오늘날 실행되는 실시양태에서 가스 저장기(248) 바깥의 가스 흐름에 대하여, 이러한 가스 흐름은 가스 탱크(248)로부터 로커스 업스트림 증발기 컴파트먼트(212)로, 또는 증발 용기(224)에 이르는 층상 가스 흐름에서 컴파트먼트(212) 속으로 설정된다. 이러한 이송 가스의 흐름으로 증발기 컴파트먼트(212) 바깥의 증기 이송은 흐름 저항 부재(236)에 의해 실질적으로 향상된다.
도 4에 따르는 축 A가 일점쇄선 A'로 표시되어 있는 도 8의 시각에서, 우수한 변형체에 있어서, 단일 또는 멀티 기판(228)인 기판 장치는 축 A 주위에 집중된 코팅 동안 오프닝 장치(221)로부터 멀리 떨어진 반대편에 위치한다. 이미 언급한 바와 같이, 증기 샷 다운스트림 아웃풋(200o), 즉 흐름 저항 부재(236)를 따라 및/또는 노즐(218)의 적어도 일부를 따라 진공 용기(224) 내에서 도 8에 도시하지 않은 각각의 가열 부재에 의해 가열된다.
본 발명의 제2 국면에 따르는 장치 및 방법의 실시양태에 있어서, 멀티 기판 캐리어(226)와 기판(228)의 장치는 코팅 위치에서 진공 용기(224) 내에서 연속적으로 배치된다. 한 조(set)의 기판(228)이 코팅되고, 이어서 코팅 위치로부터 제거되며, 다음 조의 기판(228)이 코팅 위치로 온다. 도 8에 따르면, 이는 펄스 발생기(256)에 의해 제어되듯이 제어 가능한 드라이브(230)를 조절하여 펄스를 제어한다. 우수한 실시양태에 있어서, 기판 캐리어(226)는 20초당 적어도 하나의 속도, 또는 10초당 또는 5초당 적어도 하나의 기판 캐리어의 속도로 코팅 위치로 이송되고, 이로부터 제거된다. 이렇게 함으로써, 기판의 높은 처리량이 달성된다. 기판 캐리어(226)는 도 5에 도시된 기판 캐리어(226)와 동일한 것이라고 생각될 수 있다. 본 발명자들은 도 5와 관련하여 기판 캐리어에 대한 설명을 참조한다.
피복될 기판, 특히 스크린 기판, 보다 특히 터치 스크린 기판은, 위에서 일반적으로 언급한 바와 같이, 예를 들면 반응성 이온 에칭 및/또는 본 발명에 따라 코팅하기 전에 하나 이상의 SiO2, SiN, Al2O3 및 AlN의 투명한 층을 증착시켜 전처리하는 것이 유리하다.
진공 컴파트먼트(212) 속에서의 증기 함량의 모니터링은 진공 게이지(도 8에 도시하지 않음) 및/또는 그 속에 남아 있는 액체 전구체 재료의 수준의 측정에 의해 수행할 수 있다. 진공 컴파트먼트(212)는 승온에서 예를 들면 200℃에서 유지되어 컴파트먼트 벽을 따르는 재응축으로부터의 증기를 방지하는 것이 유리하다.
도 11는 본 발명의 제2 국면에 따르는 제조 방법을 수행하는 본 발명의 제2 국면에 따르는 장치의 실시양태를 보다 상세하게 나타낸다. 액체 전구체 재료는 도 6의 저장기 탱크(100)와 유사한 액체 전구체 재료의 양을 함유하기 위한 저장 탱크(300)를 유지함으로써 공급된다. 저장기 탱크(300)는 추가로 설명할 필요가 없다. 가스 공급(302), 즉 아르곤 또는 질소의 공급은, 밸브(304)를 개방함으로써 가스 공급(302)으로부터의 가스 압력에 의해 액체 전구체 재료가 분배기(306)로 보내지고, 제어 유닛(308)에 의해 제어되도록 배치된다. 분배기(306)는 밸브 장치(220)와 같은 마이크로 분배 밸브에 의해 실현된다. 액체 전구체 재료의 마이크로 투여량(mocro-dose)은 증발기 컴파트먼트(310)에 분배되는데, 이는 본 발명의 제3 실시양태와 관련하여 아래에서 설명하는 유형의 증기 소스의 일부를 형성한다. 증발기 컴파트먼트(310)는 가열 부재(312)에 의해 가열된다. 액체 전구체 재료의 마이크로 투여량은 위에서 설명한 바와 같이 증발되어, 액체 전구체 재료, 용매 및 코팅 물질의 성분들이 실질적으로 연속적으로 증발된다. 증발기 컴파트먼트(310)는 도 10에서 참고번호 236c로 나타낸 바와 같은 분배기 부재처럼 흐름 분배기 부재(도 11에 도시하지 않음)를 통하여 노즐 장치(222)로 접한다. 도 11에 실현되고 개략적으로 도시된 바와 같은 특별한 노즐 장치(222)는 본 발명의 제3 국면과 관련하여 이후에서 설명할 것이다. 그럼에도 불구하고, 도 11에서 완벽하게 나타낸 것은 분출된 증기용 분배 부재(350), 원으로 표시한 영역의 오프닝 장치(221) 및 분배 부재(350)용 가열 부재(352), 즉 증기가 분출되는 영역과 접하는 진공 용기(224)의 표면의 일부이다.
발명의 제3 국면: 증기 분배 노즐 장치 및 이러한 증기 분배 노즐 장치를 포함하는 증기 소스
증기 분배 노즐 장치 및 이러한 증기 분배 노즐 장치를 포함하는 각각의 증기 소스의 발전은 이의 출발점으로서 본 명세서에 그 전체가 참조로 포함되는 미국 공개특허공보 제2003/0175422호에 기재되어 있는 장치를 취한다. 당해 문헌에 따르는 장치는 매우 평탄한 윤활유 막(lubricant film)을 하드 디스크 위에 부착시키기 위해 개발되었다. 그러나, 윤활제와 용매와 코팅 물질을 포함하는 전구체 재료 간의 특성 차이로 인하여, 상기 문헌의 증기 분배 노즐 장치는 본 발명과 관련하여 언급한 바와 같은 전구체 재료와 관련하여 사용하기에는 전적으로 만족스럽지 않다.
도 12는 제3 국면하의 본 발명에 따르는 가장 일반적인 증기 분배 노즐 장치를 저면도(bottom view) 및 선 B-B를 따르는 단면도로 나타낸다.
이와 관련하여 언급한 각각의 증기 소스뿐만 아니라 도 12 내지 도 19에서 예시한 증기 분배 노즐 장치가 기판 위의 전구체 재료, 특히 용매 증기 성분과 코팅 물질 증기 성분의 증기 분배에 특히 적합하지만, 물론, 미국 공개특허공보 제2003/0175422호의 윤활제와 같은 직접 액체 부착 가능한 물질에 대한 기타의 응용에도 적합하다.
증기 분배 노즐 장치는 원뿔형 또는 피라미드 형태의 리세스(472)를 갖는 분배 부재(470)를 포함한다. 예시한 바와 같이, 리세스(472)는, 동시에 코팅될 하나 또는 2개 이상의 기판의 형태와 상호 장치에 따라, 사각 피라미드, 원뿔, 삼각 피라미드, 오각 피라미드, 육각 피라미드 등일 것이라고 생각한다. 정점에서, 즉 리세스(472)의 가장 좁은 영역에서 분배 부재(470)에는 증기용 인풋(474), 즉 현재의 경우에는 원형 오프닝이 구비되어 있다. 인풋(474) 반대편에 위치하는 것은 분배 부재(470)의 리세스(472)의 벽(478)으로 증기를 편향시키도록 배치되어 있는 편향 부재(476)이다. 리세스(472)의 가장 넓은 말단에는 분배 부재(470), 즉 증기 분배 노즐 장치의 아웃풋(480)이 있다. 분배 부재(470)는 미국 공개특허공보 제2003/0175422호에 기재되어 있는 바와 정확하게 똑같은 방식으로 작용하며, 추가로 설명할 필요는 없다. 증기 분배 노즐 장치에 의해 달성된 바와 같은 증기 분배의 형태는 리세스(472)의 벽(478)의 형태에 의해 조정될 수 있다. 예를 들면, 벽(478)이 포물선이거나 원의 호(弧)를 따르도록 성형함으로써, 보다 주목받는 증기 분배를 야기할 것이다. 분배 부재(470)에 적합한 재료는, 이에 제한되는 것은 아니지만, 구리 및 양극 산화 알루미늄을 포함한다.
그러나 편향 부재(476)는 미국 공개특허공보 제2003/0175422호의 편향 부재와는 근본적으로 상이하다. 선행 기술의 문헌에 있어서, 편향 부재는 분배 부재의 벽쪽으로 증기를 향하게 하는 다수의 각도 형성된 보어가 제공된 캡에 의해 형성된다. 실제로, 본 발명에서 언급한 전구체 재료에 따르는 재료, 특히 기판에 대한 친유성 코팅 증착용 재료를 사용하여, 이러한 각도 형성 보어는 증기 응축과 자가중합으로 인해 용이하게 막히지 않는다. 이는 기판에 대한 코팅의 품질과 균제도에 대하여 매우 부정적인 영향을 갖는다.
이러한 결점을 극복하기 위해, 본 발명의 편향 부재(476)는 리세스(472)의 벽(478) 쪽으로 증기를 링 형태의 분배 패턴으로 편향시키기 위해 인풋(474) 반대편에 단일의 휨 표면(deflection surface, 475)을 포함한다[참고: 도 4c]. 증기가 통과해야만 하는 비교적 작고 긴 보어가 더 이상 없으므로, 막힘 문제가 제거되고, 코팅 품질이 향상된다. 편향 부재(476)의 휨 표면(475)의 최적 형태는 증착될 재료, 기판(들)의 형상과 벽(478)의 형상, 분배 부재(470)의 리세스(472)의 형상에 좌우된다. 특별히 유리한 형태는 정점(482)을 갖는 "서커스 텐트(circus tent)"형 휨 표면(475)이다. 필수적으로, 형태는 정점(482)을 통한 중심축 주위의 오목면의 회전에 의해 한정된다. 그러나, 다른 형태[예: 크루시블형 표면 및 각단면(angular cross section)의 각종 형태]를 예견할 수 있다.
도 13은 가능한 반사 부재 형태의 횡단면에서의 선택을 나타내며, 화살표는 충돌하는 증기의 방향을 나타낸다. 편향 부재(476a)는 도 12의 편향 부재에 상응한다. 환상의 스트레이트 사이드 볼 형태를 나타내는 휨 표면(475b)을 갖는 화살 머리 횡단면의 편향 부재이다. 편향 부재(476c)는 편평한 저부 스트레이트 사이드 볼로서 휨 표면(475c)을 나타낸다.
도 13에 나타낸 편향 부재 형태는 단지 질적이고 예시적이다: 편향 부재의 정확한 형태는 가공 파라미터(예: 온도 및 압력), 재료 증기의 특성, 및 증기 및 가능하게는 가해지는 이송 가스의 흐름 속도에 의해 결정된다.
도 14는 열적으로 커플링된 분배 부재를 구비한 증기 분배 노즐 장치의 평면도 및 선 C-C에 따르는 단면도를 나타낸다. 분배 부재(490)는 위에서 설명한 바와 같으며, 따라서 추가로 설명할 필요는 없다. 분배 부재(490)의 리세스(491) 반대쪽 표면에는 분배 부재(490)를 가열하기 위한 하나 이상의 가열 부재(492)가 제공되어 있다. 위에서와 같이, 화살표(494)로 나타낸 증기는 증기 인풋(496)을 통하여 분배 노즐 장치로 도입된다. 편향 부재(498)는 커플링 부재(500)를 통하여 분배 부재(490)의 저부(底部)에 열적으로 커플링된다. 이러한 커플링 부재(500)는 봉, 컬럼 또는 유사한 구조물일 수 있으며, 편향 부재(498)의 온도를 충분히 높게 유지하여 편향 부재 위에서 증기가 응축되는 것을 방지하도록 충분한 열 커플링을 제공하고 편향 부재의 표면을 따라 통과하는 용매 증기 및/또는 코팅 재료 증기로부터의 냉각 효과를 고려하고 이로써 냉각시키면서, 가능한 한 작게 유지되어 증기 분출 분배 패턴에 영향을 끼치는 것을 피해야 한다.
도 15 내지 도 19는 위에서 설명한 바와 같이 증기 분배 노즐 장치를 삽입한 증기 소스의 각종 실시양태의 횡단면도이다. 모든 예시에 있어서, 액체 전구체 재료 공급부는 이전에 논의한 바와 같은 저장기 탱크(511)와 마이크로 분배 밸브(513)를 포함한다. 기타의 액체 재료 공급부, 특히 액체 전구체 재료 공급부를 제공할 수 있다.
도 15에 있어서, 위에서 설명한 바와 같이, 분배 부재(1001), 편향 부재(1002) 및 가열 부재(1003)를 포함하는 증기 분배 노즐 장치(1000)는 증발기 유닛(1010)과 흐름 접속 상태에 있다. 증발기 유닛(1010)의 아웃풋은 증기 분배 노즐 장치(1000)의 인풋(1001i)에 대하여 증기의 공급을 제공한다. 증발기 유닛(1010)은 이의 인풋(1006i)에서 액체 재료, 특히 액체 전구체 재료와 이의 아웃풋(1006o)에서 아웃풋 증기를 수용하는 가열된 증발기 컴파트먼트(1006)를 포함한다. 후속적으로, 증기는 가열되거나 가열되지 않을 수 있는 튜브(1005)를 따라 통과하고, 예를 들면 소위 스틸 폼(steel foam)[굿 펠로우 캄파니(Good Fellow Company)로부터 구입 가능함]의 확산기 부재(1004)를 통하여 인풋(1001i)으로 통과한다. 대안으로, 확산기 부재는 거즈, 하나 이상의 배플 판상물, 와이어 울, 소결 재료 또는 이들의 조합물일 수 있다. 이는 본 명세서 전체에 걸쳐서 확산기 부재 또는 흐름 저항 부재에 동등하게 적용된다. 게다가, 확산기 부재(1004)는 도 10의 236b, 235c와 관련하여 언급한 바와 같이 고려될 수 있다. 증발기 컴파트먼트(1006)는 가열된 봉(rod)에 의한 것과 같이 외부 또는 일체화 가열 부재로 가열될 수 있다.
도 16은, 가열된 증발기 컴파트먼트(1006)가 누락되고 액체 재료, 특히 액체 전구체 재료가 가열된 증기 분배 부재(1001)와 열적으로 커플링되어 가열되는 튜브(1005)로 직접 계량된다는 점에서 도 15의 실시양태와는 상이하다. 따라서, 증발기 컴파트먼트는 튜브(1005)에 의해 실현된다.
도 17은, 증발기 유닛이, 액체 재료, 특히 액체 전구체 재료가 마이크로 분배 밸브(513)에 의해 직접 분배되는 소위 스파이더 플랜지(1011)를 포함한다는 점에서 도 15 및 도 16의 실시양태와는 상이하다. 스파이더 플랜지는 가열 부재(1003)와 근접하게 접촉하여 가열된다. 여기서 생성된 증기는 스파이더 플랜지(1011)에 의해 한정된 통과 경로(1011p)를 통과한다. 따라서, 스파이더 플랜지(1011)는 증발기 컴파트먼트로서 작용한다.
도 18은, 스파이더 플랜지(1011)가 가열된 봉일 수 있는 가열 부재(1012)를 포함한다는 점에서 도 17의 실시양태와 상이하다. 도 17의 실시양태에서와 같이, 확산기 부재(1013)는 스파이더 플랜지(1011) 위에 위치하고, 위에서 언급한 바와 같이, 예를 들면 금속 폼(metal foam)이다.
도 19는 현재 사용되고 있는 증기 소스를 개략적으로 간단하게 나타낸 횡단면도이다. 증기 분배 노즐 장치(1039)는, 위에서 언급한 바와 같이, 증기 분재 부재(1040)와 편향 부재(1041)를 포함한다. 가열 부재(1042)는 분배 부재(1040)의 재료 속에 매립되지만, 기타 장치는 가능하다. 증기 분배 부재(1040)의 증기 인풋(1040i)을 통한 돌출부에는 증발기 컴파트먼트(1044)의 측벽에서 일체화된 가열 부재(1045)에 의해 가열된 증발기 컴파트먼트(1044)가 제공되어 있다. 증발기 컴파트먼트(1044)의 증기 아웃풋(1044o)은 편향 부재(1041)의 휨 표면(1075) 쪽으로 향하고, 편향 부재의 정점은 증발기 컴파트먼트(1044)의 아웃풋 오프닝(1044o) 속으로 돌출한다. 증발기 컴파트먼트(1044)는 예를 들면 필요에 따라 열 커플링을 구비하거나 구비하지 않는 분배 부재(1040) 또는 기타 성분들에 대하여 편리하게 장착된다.
확산기 부재(1046) 예를 들면 위에서 설명한 바와 같은 스틸 폼 또는 다른 확산기 재료의 디스크는 증발기 컴파트먼트(1044)의 한쪽 말단에 제공된다. 반대편 말단에서 증발기 컴파트먼트(1044)는 튜브(1047) 속에서 접한다. 튜브(1047)의 축을 따라, 증발기 컴파트먼트(1044)로 개방되는 랜스(1048)가 뻗는다. 랜스(1048)에서 액체 재료, 특히 액체 전구체 재료가, 위에서 언급한 바와 같이, 마이크로 분배 밸브를 통하여 재료 공급부로부터 증발기 컴파트먼트(1044)로 공급된다.
랜스(1048)의 외부 표면과 튜브(1047)의 내부 표면 사이의 공간은 추가의 확산기 부재(1050) 예를 들면 환상의 금속 폼에 의해 밀폐된다. 랜스(1048)의 말단은 확산기 부재(1050)를 통하여 증발기 컴파트먼트(1044)로 통과한다.
아르곤, 질소 또는 유사물 등의 불활성 이송 가스는 액체 재료 공급 인풋(1051)에 근접한 공간(1049)으로 공급된다. 언급한 공간에 도입되고 확산기 부재(1050)를 통하여 실질적으로 층류(層流)로 흐르는 이송 가스는 증기 분배 노즐 장치(1039)를 통하여 기판(도시하지 않음)에 대하여 증발기 컴파트먼트(1044) 바깥의 증기 이송을 향상시킨다.
도 15 내지 도 19의 모든 실시양태에 있어서, 편향 부재(1002, 1041)는 분배 부재(1001, 1040)와 증발기 유닛(1010, 1043) 모두에 또는 둘 중의 하나에 장착되고 열적으로 커플링될 수 있다. 최고의 결과는 편향 부재(1002, 1041)를 분배 부재((1001, 1040)에 장착하고 열적으로 커플링함으로써 달성된다.
본 발명의 제3 국면에 따르고 도 12 내지 도 19와 관련하여 설명한 바와 같은 분배 노즐 장치와 증기 소스는 본 발명의 제1 국면 또는 제2 국면에 따르는 장치에 노즐, 오프닝 장치, 증발기 컴파트먼트 및 각각의 흐름 상호접속을 포함하는 분배 노즐 장치로서 포함될 수 있다. 동일한 것이 제3 국면하의 본 발명의 방법에 적용된다. 이들은 본 발명의 제1 국면 또는 제2 국면에 따르는 제조 방법과 관련하여 유리하게 활용된다.
오늘날 특히 도 19의 실시양태는 본 발명의 제1 국면 또는 제2 국면과 관련하여 충분히 논의한 바와 같은 증발기 컴파트먼트 및 추가의 가스 흐름 시설과 조합된 노즐 장치, 노즐 및 오프닝 장치로서 유리하게 적용되어 왔다.
시험 결과
시험을 수행하여 위에서 인용한 미국 공개특허공보 제2003/0175422호에 기재된 선행 기술인 코팅 공정을 위에서 설명한 바와 같이 제3 국면, 특히 도 19에 따라 실현된 본 발명의 제2 국면의 코팅 공정과 비교한다.
기판은 반응성 산소 이온 에칭 후에 두께 5 내지 15nm의 산화규소 층을 증착시켜 제조한 스마트폰 전면 패널이다.
기판은 인라인 공정에서 대략 매 5초당 한 쌍의 속도로 쌍으로(참조: 도 5) 외를리콘 솔라리스 기계에서 처리한다.
코팅 단계에서, 다이킨(Daikin)으로부터 통상적으로 구입 가능한 통상적인 전구체 재료를 이용하여 친유성 코팅물을 적용한다. 전구체의 각각의 용량은 3 내지 4㎕이고, 이는 기판 위에 두께 9 내지 12nm의 친유성 재료의 코팅물을 생성한다. 기판을 50 내지 100℃로 예비가열한다. 코팅 후, 코팅된 기판을 공기 중 65℃, 90 내지 95% 습도에서 환경 챔버 속에서 경화시킨다. 기판의 균질한 코팅물을 달성하기 위해 코팅될 기판 캐리어의 표면적은 170㎠이다.
코팅물의 내마모성은 공지된 수 접촉 각도 시험으로 결정하는데, 당해 시험에서는 물 한 방을을 기판의 표면 위에 놓고 액적과 기판 사이의 접촉 각도를 측정한다. 이어서, 스틸 울의 패드를 1Kg/㎠의 접촉 압력에서 코팅된 기판의 표면을 가로질러 잡아당겨 코팅물의 내마모성을 시뮬레이션한다. 이어서, 수 접촉 각도는 스틸 울 패드의 특정 수의 스트로크 후, 즉 10,000 내지 20,000 스트로크 후에 측정한다. 수 접촉 각도가 크면 클수록 코팅물은 우수하고 마모는 적다.
이러한 비교의 결과는 다음 표 1에 나타낸다:
공정 접촉각
초기		 접촉각
10,000 스트로크		 접촉각
20,000 스트로크
선행 기술 112.5° 104.8° 시험하지 않음
본 발명(제1 시험) 113.6° 106.3° 시험하지 않음
본 발명(제2 시험) 115.2° 시험하지 않음 112.3°
따라서, 본 발명의 코팅 공정은 선행 기술의 내마모성에 대비하여 코팅 내마모성에 있어서 현저한 개선을 나타낸다.
본 발명은 특정한 실시양태의 면에서 설명하였지만, 특정한 실시양태에 제한받지 않는다. 본 발명은 첨부한 특허청구범위의 범위에 들어가는 모든 변형을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

Claims (93)

  1. a) 분출 오프닝 장치를 포함하는 증기 분배 노즐 장치를 진공 용기 속에 제공하고,
    b) 하나 이상의 기판의 장치를 진공 용기 속에 제공하며,
    c) 상기 기판 장치가 진공 용기 속에 제공될 때, 아무리 늦어도 진공 용기를 배기하고,
    d) 용매에 용해된 코팅 물질을 포함하는 액체 전구체 재료를 증류시켜 코팅 물질을 회수하며,
    e) 증류 생성물의 일부를 소정 부분으로서 열 증발시키고,
    f) 증발 생성물의 적어도 일부를 분출 오프닝 장치를 통하여 상기 진공 용기 속으로 분출시키고, 이로써 코팅물을 하나 이상의 기판 장치 위에 형성하며,
    g) 코팅 후에, 하나 이상의 기판 장치를 진공 용기로부터 제거함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법에 있어서, 증발 생성물을 단일 샷 또는 2개 이상의 시간 이산성 샷(time-discrete shot)으로 분출시킴을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  2. 삭제
  3. 청구항 1항에 있어서, 코팅이 단일의 소정 부분에 의해 수행되거나 증발 생성물의 하나 또는 2개 이상의 시간 이산성 샷을 분출함으로써 수행되는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  4. 청구항 1항에 있어서, 가스의 흐름을 중첩시키거나 적어도 코팅 동안 상기 흐름을 연속적인 방식으로 형성시키는 것을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  5. 청구항 1항에 있어서, 증발의 결과물을 가스의 층류 내에서 분출 쪽으로 운반하거나, 또는
    ㆍ흐름 저항 부재를 통하여
    ㆍ팽창을 향한 실질적인 층류 내에서
    ㆍ이에 의해 적어도 코팅 동안 진공 용기의 펌핑을 수행하는 것 중 하나 이상에 의해 증발의 결과물을 상기 진공 용기 속으로 팽창시키는 것을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  6. 청구항 1항에 있어서, 상기 하나 이상의 기판의 표면이 예비처리되는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  7. 청구항 1항에 있어서, 증발의 결과물을 증발기 컴파트먼트 속에서 그리고 이로부터 증발 및 분출시킴으로써, 압력 코스(pressure course)가 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 하나 이상에서 증발로 인해 최대로 상승하고, 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 하나 이상의 각각에서 최대 도달로부터 최대한 10초 이내에 상승 값의 반으로의 떨어짐을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  8. 청구항 7항에 있어서, 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 하나 이상의 각각에서 압력 코스를 증발로 인해 최대로 상승시키는 단계 및 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 하나 이상의 각각에서 최대 도달로부터 적어도 0.5초 이내에 상승 값의 반으로 하락시키는 단계를 포함하거나, 소정 부분을 최대한 30msec 이내에 증발기 컴파트먼트에 제공하는 단계를 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  9. 청구항 1항의 방법에 따라 휴대용 장치의 스크린 또는 스크린을 코팅된 기판으로서 제조함을 포함하는, 휴대용 장치 또는 휴대용 장치의 스크린의 제조 방법.
  10. 코팅 물질과 용매를 포함하고 아웃풋을 구비하는 액체 전구체 재료용 저장기;
    저장기의 아웃풋과 가동 접속 상태인 제1 인풋을 구비하고 코팅 물질용 제1 아웃풋과 용매용 제2 아웃풋을 구비하는 증류 유닛;
    제2 인풋과 제3 아웃풋을 구비하는 증발기 컴파트먼트;
    제1 제어 인풋을 구비한 제어 가능한 밸브 장치를 통하여 제2 인풋에 작동 가능하게 접속된 제1 아웃풋;
    상기 제1 제어 인풋에 작동 가능하게 접속된 제1 제어 아웃풋을 구비하는 제어 유닛;
    분배 오프닝 장치를 구비한 분배 노즐을 진공 용기 속에 포함하고 제3 아웃풋에 작동 가능하게 접속된 제3 인풋을 구비하는 증기 분배 노즐 장치; 및
    상기 오프닝 장치 반대편에 위치 가능한 진공 용기 중의 기판 캐리어를 포함하는 코팅 장치.
  11. 청구항 10항에 있어서, 상기 제어 유닛이 상기 제1 제어 인풋에 적용되는 신호를 위한 제1 제어 펄스 발생기를 포함하는 코팅 장치.
  12. 청구항 10항 또는 11항에 있어서, 제2 제어 인풋을 구비하고 제3 아웃풋과 제3 인풋 사이에서 상호 접속되는 제어 가능한 밸브 장치를 추가로 포함하고, 상기 제어 유닛이 상기 제2 제어 인풋에 작동 가능하게 접속된 제2 제어 인풋을 구비하며 상기 제2 제어 인풋에 적용되는 신호를 위한 제2 제어 펄스 발생기를 포함하는 코팅 장치.
  13. 청구항 12항에 있어서, 상기 제어 유닛이 상기 제1 제어 인풋에 대하여 발생하는 펄스의 펄스 반복 주파수와 적어도 동등한 펄스 반복 주파수를 갖는 제2 제어 인풋에 펄스를 생성시키고, 제1 및 제2 제어 인풋에 대한 펄스가 동시에 발생하는 코팅 장치.
  14. 청구항 10항 또는 11항에 있어서, 가스 저장기와 작동 가능한 접속 상태에 있는 하나 이상의 흐름 저항 부재 또는 하나 이상의 캐리어 가스 공급 라인을 추가로 포함하고, 상기 가스 공급 라인이 다음 장소들 중의 어느 하나 쪽으로 개방되는 코팅 장치:
    증류 유닛의 업스트림;
    상기 증류 유닛 속;
    상기 제1 아웃풋과 상기 제2 인풋 사이;
    상기 증발기 컴파트먼트 속;
    상기 제3 아웃풋과 상기 제3 인풋 사이;
    상기 증기 분배 노즐 속;
    흐름 저항 부재의 업스트림(upstream).
  15. 청구항 10항 또는 11항에 있어서, 제어 유닛이 제1 제어 인풋에 적용되는 신호를 위한 제어 펄스 발생기를 포함하고, 진공 용기 중의 기판 캐리어가 제어 가능한 드라이브에 의해 위치 가능하며, 제어 가능한 드라이브의 작동은 상기 제1 제어 인풋에 대한 펄스의 발생과 동시에 발생하는 코팅 장치.
  16. 청구항 15항에 있어서, 2개 이상의 기판 캐리어가 제공되고, 이어서 제1 제어 인풋에서 발생하는 펄스의 펄스 반복 주파수와 동등한 주파수에서 위치하거나, 펄스의 주파수는 기판 캐리어의 위치의 주파수의 정배수(integer multiple)인 코팅 장치
  17. 청구항 10항 또는 11항에 있어서, 상기 분배 오프닝 장치가 축 주위에 링 형태의 분출 패턴을 생성시키기 위해 아래의 하나 이상에 따라 배열된 하나 이상의 오프닝을 포함하는 코팅 장치:
    축에 대하여 동축 방향; 및
    축에 대하여 동축 방향, 및 축으로부터 반경 방향 바깥쪽으로의 오프닝 축 방향을 포함함.
  18. 청구항 10항 또는 11항에 있어서, 상기 기판 캐리어가 상기 오프닝 장치를 향하여 배열된 면을 갖고, 상기 면은 기판을 수용하기 위한 하나 이상의 오목 자국(indentation)을 갖는 코팅 장치.
  19. 청구항 10항 또는 11항에 있어서, 제어된 드라이브에 의해 제어 가능하고 이동 가능한 기판 캐리어들을 2개 이상 포함하고, 상기 제어된 드라이브는 반대편의 분배 오프닝 장치 이후에 캐리어들 중의 하나를 20초당 하나 이상의 캐리어인 비율로 후속적으로 배치시키기 위해 제어되어 배열되는 코팅 장치.
  20. 청구항 19항에 있어서, 상기 비율은 10초당 하나 이상의 캐리어, 또는 5초당 하나 이상의 캐리어인, 코팅 장치.
  21. 청구항 10항 또는 11항에 있어서, 진공 용기가 제어된 진공 펌프에 작동 가능하게 접속되고, 상기 진공 펌프는 제3 아웃풋과 제3 인풋 사이의 흐름 접속을 설정하는 동안 적어도 작동하도록 제어되어 배열되는 코팅 장치.
  22. a) 증기 분출 오프닝 장치를 포함하는 증기 분배 노즐 장치를 진공 용기 속에 제공하고;
    b) 하나 이상의 기판의 장치를 진공 용기 속에 제공하고;
    c) 상기 기판 장치가 진공 용기 속에 제공되었을 때, 아무리 늦어도 진공 용기를 배기하고;
    d) 증발기 컴파트먼트를 제공하고;
    e) 증발기 컴파트먼트를 가열하고;
    f) 증발기 컴파트먼트 속에서 용매에 용해된 코팅 물질을 포함하는 액체 전구체 재료의 소정 부분을 분출시키고, 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 하나 이상에서 압력을 상승시켜 가열함으로써 상기 부분을 증발시키고;
    g) 상기 소정 부분을 증발시킨 결과물을 증기 분출 오프닝 장치를 통하여 진공 용기 속으로 분출시키고;
    h) 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 적어도 하나에서 압력 코스를 증발과 분출로 인해 최대로 상승시키고 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 각각의 하나에서 최대 도달로부터 최대한으로 10초 이내에 상승값의 반으로 하락시키고,
    i) 코팅 물질의 코팅물을 하나 이상의 기판의 장치 위에 형성시키고;
    j) 코팅 후에, 하나 이상의 기판의 장치를 진공 용기로부터 제거함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  23. 청구항 22항에 있어서, 상기 압력 코스를 상기 최대 도달로부터 최대한으로 5초, 또는 최대한으로 1초 이내에 하락시키는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  24. 청구항 22항에 있어서, 증발의 결과물을 단일 샷 또는 2개 이상의 시간 이산성 샷(time-discrete shot)으로 분출함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  25. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 코팅이 단일의 소정 부분에 의해 수행되거나, 2개 이상의 소정 부분에 의해 수행되는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  26. 청구항 25항에 있어서, 코팅이 증발의 결과물 이외의 하나 또는 2개 이상의 시간 이산성 샷을 분출함으로써 수행되는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  27. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분출에 중첩되는 가스의 흐름을 설정함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  28. 청구항 27항에 있어서, 상기 가스는 불활성 가스 또는 아르곤 및 질소 중의 하나 이상인, 코팅된 기판의 제조 방법.
  29. 청구항 27항에 있어서, 상기 흐름을 적어도 코팅 동안 연속적인 방식으로 형성함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  30. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 증발의 결과물을 분출 쪽을 향하여 가스의 층류 내에 운반함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  31. 청구항 30항에 있어서, 상기 가스는 불활성 가스 또는 아르곤 및 질소 중의 하나 이상인, 코팅된 기판의 제조 방법.
  32. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 증발의 결과물을 진공 용기 속으로 팽창시키는 단계를 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  33. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 분출이 축에 대하여 동축 방향,
    축에 대하여 동축 방향으로, 그리고 축으로부터 반경 방향 바깥쪽으로 분출 방향 성분을 포함하여, 및
    축 주위에 링 형태의 분출 패턴으로 중 하나 이상에 의해 수행되는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  34. 청구항 33항에 있어서, 상기 성분이 분출 방향의 우세한 성분인, 코팅된 기판의 제조 방법.
  35. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기한 하나 이상의 기판의 표면이 투명한 층을 반응성 이온 에칭시키거나 증착시킴으로써 예비처리되는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  36. 청구항 35항에 있어서, 상기 투명한 층은 SiO2, SiN, Al2O3 및 AlN 중의 적어도 하나의 층인, 코팅된 기판의 제조 방법.
  37. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 적어도 하나에서 압력 코스를 증발과 분출로 인해 최대로 상승시키고 증발기 컴파트먼트 및 진공 용기 중의 각각의 하나에서 최대 도달로부터 적어도 0.5초 이내에 상승값의 반으로 하락시키는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  38. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 소정 부분을 코팅될 장치의 면적 ㎠당 5 × 10-5 내지 5 × 10-2㎕으로 선택함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  39. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 증발기 컴파트먼트 중의 압력에 종속적인 압력을 감지하고, 감지의 결과를 공정 모니터링 및 공정 제어 중의 하나 이상에 활용하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  40. 청구항 39항에 있어서, 상기 감지는 네가티브 피드백 제어 루프(negative feedback control loop)에서 공정 모니터링 및 공정 제어 중의 하나 이상에 활용하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  41. 청구항 40항에 있어서, 이로써 진공 용기 속에서 상기 종속 압력을 감지하고, 증발기 컴파트먼트 중의 증발의 결과물을 흐름 저항 부재를 통하여 상기 진공 용기로 공급함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  42. 청구항 41에 있어서, 상기 흐름 저항 부재는 흐름 채널 장치 또는 흐름 확산기 부재인, 코팅된 기판의 제조 방법.
  43. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 기판의 장치가 코팅 동안 분출 오프닝 장치에 대하여 집중되어 유지되는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  44. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 최대 20초마다 하나의 속도로 하나 이상의 기판의 장치를 진공 용기 속에 제공함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  45. 청구항 44항에 있어서, 상기 속도는 최대 10초마다 하나 이상의 기판 또는 최대 5초마다 하나 이상의 기판인, 코팅된 기판의 제조 방법.
  46. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 증발의 결과물을 코팅 전에 분출 전, 분출 동안 및 분출 후 중 적어도 하나에서 가열함을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  47. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항에 있어서, 하나 이상의 흐름 저항 부재를 통하여 증발 동안 증발기 컴파트먼트와 진공 용기 사이의 흐름 커뮤니케이션(flow communication)을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  48. 청구항 47항에 있어서, 하나 이상의 흐름 저항 부재는 흐름 채널 장치 또는 흐름 확산기 부재인, 코팅된 기판의 제조 방법.
  49. 청구항 47항에 있어서, 하나 이상의 흐름 저항 부재는 다공성 부재 또는 금속 폼 부재인, 코팅된 기판의 제조 방법.
  50. 청구항 22항의 단계 a) 내지 g), i) 및 j)와 청구항 24항의 방법을 포함하는, 코팅된 기판의 제조 방법.
  51. 청구항 22항 내지 24항 중 어느 한 항의 방법에 따라 휴대용 장치의 스크린 또는 스크린을 피복된 기판으로서 제조함을 포함하는, 휴대용 장치 또는 휴대용 장치의 스크린의 제조 방법.
  52. 청구항 51항에 있어서, 상기 스크린이 터치 스크린인, 휴대용 장치 또는 휴대용 장치의 스크린의 제조 방법.
  53. 진공 용기;
    코팅 물질과 용매를 포함하고 아웃풋을 구비한, 액체 전구체 재료용 저장기;
    제1 인풋과 제1 아웃풋을 구비한 증발기 컴파트먼트;
    제1 제어 인풋을 구비한 제어 가능한 밸브 장치를 통하여 제1 인풋에 작동 가능하게 접속된 저장기의 아웃풋;
    제1 제어 인풋에 작동 가능하게 접속된 제1 제어 아웃풋을 구비한 제어 유닛;
    진공 용기 속에서 오픈 장치를 구비한 분배 노즐을 포함하고 제1 아웃풋과 작동 가능한 접속 상태의 제2 아웃풋을 구비하는 증기 분배 노즐 장치;
    오프닝 장치와 제1 아웃풋 사이에서 상호접속된 하나 이상의 흐름 저항 부재; 및
    오프닝 장치에 대향하여 위치 가능한 진공 용기 중의 기판 캐리어를 포함하는 코팅 장치.
  54. 청구항 53항에 있어서, 증발기 컴파트먼트의 용적이 코팅될 기판 캐리어의 표면적(㎠)당 0.005 내지 0.035㎤ 인 코팅 장치.
  55. 청구항 53항 또는 54항에 있어서, 상기 흐름 저항 부재가 하나 이상의 흐름 채널 및 흐름 확산기 부재 중의 적어도 하나인 코팅 장치.
  56. 청구항 53항 또는 54항에 있어서, 제2 제어 인풋을 구비하고 제1 아웃풋과 제1 인풋 사이에서 상호 접속되는 제어 가능한 밸브 장치를 추가로 포함하고, 상기 제어 유닛이 상기 제2 제어 인풋에 작동 가능하게 접속된 제2 제어 아웃풋을 구비하는 코팅 장치.
  57. 청구항 53항 또는 54항에 있어서, 제어 유닛이 제1 제어 인풋에 가해지는 신호를 위한 제1 제어 펄스 발생기를 포함하는 코팅 장치.
  58. 청구항 57항에 있어서, 제1 제어 인풋에 대한 밸브 오프닝 펄스가 최대한 30msec 계속되도록 조정된 코팅 장치.
  59. 청구항 57항에 있어서, 제2 제어 인풋을 구비하고 제1 아웃풋과 제2 인풋 사이에서 상호 접속되는 제어 가능한 밸브 장치를 추가로 포함하고, 상기 제어 유닛이 상기 제2 제어 인풋에 작동 가능하게 접속된 제2 제어 인풋을 구비하며 상기 제2 제어 인풋에 적용되는 신호를 위한 제2 제어 펄스 발생기를 포함하는 코팅 장치.
  60. 청구항 59에 있어서, 상기 제어 유닛이 상기 제1 제어 인풋에 생성된 펄스의 펄스 반복 주파수에서 또는 이와 동등한 펄스 반복 주파수로 제2 제어 인풋에 펄스를 생성시키도록 배열되고, 제1 및 제2 제어 인풋에 대한 펄스가 동시에 발생하는 코팅 장치.
  61. 청구항 53항 또는 54항에 있어서, 가스 저장기와 작동 가능한 접속 상태인 하나이상의 캐리어 가스 공급 라인을 포함하고, 상기 가스 공급 라인은 상기 저장기의 아웃풋과 상기 제1 인풋 사이, 상기 증발기 컴파트먼트 속, 상기 제1 아웃풋과 상기 제1 인풋 사이, 상기 증기 분배 노즐 속, 및 오프닝 장치와 제1 아웃풋 사이에서 상호 접속된 흐름 채널의 업스트림 중의 하나 이상으로 방출되는 코팅 장치.
  62. 청구항 53항 또는 54항에 있어서, 제어 유닛이 제1 제어 인풋에 적용되는 신호를 위한 제어 펄스 발생기를 포함하고, 진공 용기 중의 기판 캐리어가 제어 가능한 밸브에 의해 위치 가능하며, 제어 가능한 밸브의 작동은 상기 제1 제어 인풋에 대한 펄스의 발생과 동시에 발생하는, 코팅 장치.
  63. 청구항 53항 또는 54항에 있어서, 상기 오프닝 장치가 아래의 하나 이상에 따라 배열된 하나 이상의 오프닝을 포함하는 코팅 장치:
    축에 대하여 동축 방향;
    축에 대하여 동축 방향, 및 축으로부터 반경 방향 바깥쪽으로의 오프닝 축 방향을 포함.
    축 주위에 링 형태의 분출 패턴을 생성.
  64. 청구항 53항 또는 54항에 있어서, 상기 기판 캐리어가 상기 오프닝 장치를 향하여 배열된 면을 갖고, 상기 면은 기판을 수용하기 위한 하나 이상의 인덴션을 갖는 코팅 장치.
  65. 청구항 53항 또는 54항에 있어서, 제어된 드라이브에 의해 제어 가능하고 이동 가능한 기판 캐리어들을 2개 이상 포함하고, 상기 제어된 드라이브는 반대편의 분배 오프닝 장치 이후에 캐리어들 중의 하나를 20초당 하나 이상의 캐리어 비율로 후속적으로 배치시키기 위해 제어되어 배열되는 코팅 장치.
  66. 청구항 53항 또는 54항에 있어서, 진공 용기가 제어된 진공 펌프에 작동 가능하게 접속되고, 상기 진공 펌프는 제3 아웃풋과 제3 인풋 사이의 흐름 접속을 설정하는 동안 적어도 작동하도록 제어되어 배열되는 코팅 장치.
  67. 증발기 컴파트먼트의 아웃풋과, 분출 오프닝 장치가 진공 용기 쪽으로 개방되는 영역 사이에 가열 장치를 포함하는, 청구항 10항 또는 53항의 장치.
  68. 청구항 22항의 방법에 따라 가동하기에 적합한 청구항 53항의 장치.
  69. 청구항 53항에 따르는 장치에 의해 수행되는 청구항 22항의 방법.
  70. 리세스의 정점에 위치하는 증기용 인풋과 증기용 아웃풋을 구비하고 증기용 아웃풋의 방향으로 확대되는 리세스를 포함하는 분배 부재; 및
    증기용 인풋으로부터의 증기를 리세스의 벽쪽으로 향하게 하고 증기용 인풋을 면하는 단일 편향 부재를 포함하는 편향 부재를 포함하는 증기 분배 노즐 장치에 있어서, 편향 부재가 디스크의 평면으로부터 증기용 인풋 쪽으로 뻗은 상승된 중심 부분 및 상승된 에지 부분 중 하나 이상을 구비한 디스크를 포함하고, 상승된 중심 부분은 오목 곡선의 회전 표면에 의해 설명되는, 증기 분배 노즐 장치.
  71. 청구항 70에 있어서, 편향 부재가 분배 부재에 열적으로 접속되어 있는 증기 분배 노즐 장치.
  72. 삭제
  73. 삭제
  74. 청구항 70항 또는 71항에 있어서, 리세스가 원뿔 형태 또는 피라미드 형태인 증기 분배 노즐 장치.
  75. 청구항 70항 또는 71항에 있어서, 분배 부재에 하나 이상의 가열 부재가 제공되어 있는 증기 분배 노즐 장치.
  76. 청구항 70항 또는 71항에 따르는 증기 분배 노즐 장치와 증기용 인풋과 작동 가능한 접속 상태인 증발기 컴파트먼트(이는 증발 챔버를 포함한다)를 포함하는 증기 소스.
  77. 청구항 76항에 있어서, 증발기 컴파트먼트가 분배 노즐 장치의 증기를 위한 인풋에 근접한 하나 이상의 확산기 부재를 포함하는 증기 소스.
  78. 청구항 77항에 있어서, 상기 확산기 부재는 금속 폼인 증기 소스.
  79. 청구항 76항에 있어서, 소정 용량의 액체 재료를 증발기 컴파트먼트 속으로 주입하기 위한 주입 랜스(injection lance)를 추가로 포함하며, 주입 랜스는 증기 분배 노즐 장치의 컴파트먼트 업스트림 쪽으로 개방되어 있는 증기 소스.
  80. 청구항 79항에 있어서, 주입 랜스의 벽과 증발기 컴파트먼트의 벽 사이에 배치된 환상 확산기 부재를 추가로 포함하는 증기 소스.
  81. 청구항 80항에 있어서, 상기 확산기 부재는 금속 폼인 증기 소스.
  82. 청구항 76항에 있어서, 증발기 컴파트먼트에 대한 캐리어 가스 인풋을 포함하거나, 추가 확산기 부재 및 상기 추가 확산기 부재 업스트림에 있는 캐리어 가스 인풋을 포함하는 증기 소스.
  83. 청구항 76항에 있어서, 제1 벽이 제1 확산기 부재에 의해 구성되고, 제2 벽이 제2 확산기 부재에 의해 구성되는 증발 챔버;
    소정 용량의 액체 재료를 증발기 컴파트먼트 속으로 주입하기 위한 주입 랜스(당해 주입 랜스는 제2 확산기 부재를 가로지르며 챔버 쪽으로 개방된다);
    상기 주입 랜스 주위에 위치하고 제2 확산기 부재에 의해 한쪽 말단에서 중단되며 다른 쪽 말단에서 가스 인풋을 구비하는 캐리어 가스 라인; 및
    상기 챔버와 상기 증기 분배 노즐 장치의 편향 부재 사이에 배치된 제1 확산기 부재를 포함하는 증기 소스.
  84. 청구항 83항에 있어서, 상기 제2 벽은 상기 제1 벽 반대쪽에 있는 증기 소스.
  85. 청구항 83항에 있어서, 제1 확산기 부재 및 제2 확산기 부재 모두 금속 폼인 증기 소스.
  86. 청구항 70항 또는 71항에 따르는 증기 분배 노즐 장치의 인풋에 증기를 가함을 포함하는 증기 분배 방법.
  87. 청구항 1항에 있어서, 상기 증기 분배 노즐 장치는
    리세스의 정점에 위치하는 증기용 인풋과 증기용 아웃풋을 구비하고 증기용 아웃풋의 방향으로 확대되는 리세스를 포함하는 분배 부재; 및 증기용 인풋으로부터의 증기를 리세스의 벽을 쪽으로 향하게 하고 증기용 인풋을 면하는 단일 편향 부재를 포함하는 편향 부재를 포함하는 증기 분배 노즐 장치로서, 편향 부재가 디스크의 평면으로부터 증기용 인풋 쪽으로 뻗은 상승된 중심 부분 및 상승된 에지 부분 중 하나 이상을 구비한 디스크를 포함하는 증기 분배 노즐 장치 및 증기용 인풋과 작동 가능한 접속 상태인 증발기 컴파트먼트(이는 증발 챔버를 포함한다)를 포함하는 증기 소스의 부분을 형성하고,
    증기가 용매에 용해된 코팅 재료를 포함하는 액체 전구체 재료를 증발기 컴파트먼트로 적용함으로써 발생하는 증기 분배 방법.
  88. 청구항 1항에 있어서, 리세스의 정점에 위치하는 증기용 인풋과 증기용 아웃풋을 구비하고 증기용 아웃풋의 방향으로 확대되는 리세스를 포함하는 분배 부재; 및
    증기용 인풋으로부터의 증기를 리세스의 벽을 쪽으로 향하게 하고 증기용 인풋을 면하는 단일 편향 부재를 포함하는 편향 부재를 포함하는 증기 분배 노즐 장치에 있어서, 편향 부재가 디스크의 평면으로부터 증기용 인풋 쪽으로 뻗은 상승된 중심 부분 및 상승된 에지 부분 중 하나 이상을 구비한 디스크를 포함하는 증기 분배 노즐 장치의 인풋에 증기를 가함을 포함하는 증기 분배 방법.
  89. 청구항 10항에 있어서, 상기 장치는
    리세스의 정점에 위치하는 증기용 인풋과 증기용 아웃풋을 구비하고 증기용 아웃풋의 방향으로 확대되는 리세스를 포함하는 분배 부재; 및
    증기용 인풋으로부터의 증기를 리세스의 벽을 쪽으로 향하게 하고 증기용 인풋을 면하는 단일 편향 부재를 포함하는 편향 부재를 포함하는 증기 분배 노즐 장치에 있어서, 편향 부재가 디스크의 평면으로부터 증기용 인풋 쪽으로 뻗은 상승된 중심 부분 및 상승된 에지 부분 중 하나 이상을 구비한 디스크를 포함하는 증기 분배 노즐 장치를 포함하는 장치.
  90. 청구항 10항에 있어서, 상기 장치는
    리세스의 정점에 위치하는 증기용 인풋과 증기용 아웃풋을 구비하고 증기용 아웃풋의 방향으로 확대되는 리세스를 포함하는 분배 부재; 및 증기용 인풋으로부터의 증기를 리세스의 벽을 쪽으로 향하게 하고 증기용 인풋을 면하는 단일 편향 부재를 포함하는 편향 부재를 포함하는 증기 분배 노즐 장치로서, 편향 부재가 디스크의 평면으로부터 증기용 인풋 쪽으로 뻗은 상승된 중심 부분 및 상승된 에지 부분 중 하나 이상을 구비한 디스크를 포함하는 증기 분배 노즐 장치 및 증기용 인풋과 작동 가능한 접속 상태인 증발기 컴파트먼트(이는 증발 챔버를 포함한다)를 포함하는 증기 소스를 포함하는 장치.

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