KR102371547B1 - 에어로졸 증착 장치 - Google Patents

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세메스 주식회사
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Abstract

에어로졸 증착 장치가 개시된다. 상기 에어로졸 증착 장치는, 기재를 지지하기 위한 서포트 유닛과, 상기 기재를 향하여 에어로졸 형태의 증착 물질을 분사하는 분사 노즐과, 상기 기재와 상기 분사 노즐 사이에서 플라즈마 영역을 형성하기 위한 플라즈마 소스를 포함하며, 상기 증착 물질은 상기 플라즈마 영역을 통과하여 상기 기재 상에 증착된다.

Description

에어로졸 증착 장치{AEROSOL DEPOSITION APPARATUS}
본 발명의 실시예들은 에어로졸 증착 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 에어로졸 형태의 증착 물질을 공급하여 기재 상에 박막을 형성하기 위한 에어로졸 증착 장치에 관한 것이다.
에어로졸 증착(aerosol deposition)은 미립자 상태의 증착 물질을 가스 교반 등에 통해 캐리어 가스(carrier gas)와 혼합하여 에어로졸 형태로 형성하고 이를 기재 상에 분사하여 상기 기재 상에 상기 증착 물질로 이루어지는 박막을 형성하는 기술이다.
상기 에어로졸 증착은 운동 에너지의 일부가 기재와의 충돌에 의해 열에너지로 변환되고 이를 통해 미립자들 사이 또는 미립자들과 기재 사이를 소결시키는 것을 기본 원리로 하고 있다. 그러나, 상대적으로 높은 융점을 갖는 산화물 재료의 경우 용융 결합에 충분한 가열 온도를 얻기 위해 미립자를 고속으로 분사할 필요가 있으며, 이 경우 기재와의 충돌에 의해 미립자의 결정 구조가 변형되거나 혹은 분쇄됨으로써 크게 변화되는 문제점이 있다. 또한, 충돌시의 변형에 의해 형성된 박막 내에 응력이 발생될 수 있으며, 이에 의해 박막 특성이 저하되거나 기재로부터 박막이 박리되는 등의 문제점이 발생될 수 있다.
한편, 미립자를 플라즈마 가스를 이용하여 노즐에서 기재를 향해 분사하는 플라즈마 용사의 경우 노즐 내에서 발생되는 고온의 플라즈마 제트에 의해 미립자가 반용융 또는 용융 상태로 기재 상에 분사될 수 있다. 결과적으로 노즐에서 분사되는 미립자의 결정 구조가 파괴될 수 있으며 이 경우 기재 상에서 냉각되어 재결정화하는 상태의 제어가 어렵고 증착된 막의 결정 구조가 원래의 미립자 결정 구조와 달라지는 문제점이 있다.
본 발명의 실시예들은 상술한 바와 같은 문제점들을 개선하기 위한 것으로 증착 과정에서 증착 물질의 결정 구조 변화를 감소시킴으로써 치밀하고 우수한 물성과 기재와의 향상된 밀착성을 갖는 박막을 형성할 수 있는 개선된 에어로졸 증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치는, 기재를 지지하기 위한 서포트 유닛과, 상기 기재를 향하여 에어로졸 형태의 증착 물질을 분사하는 분사 노즐과, 상기 기재와 상기 분사 노즐 사이에서 플라즈마 영역을 형성하기 위한 플라즈마 소스를 포함할 수 있으며, 상기 증착 물질은 상기 플라즈마 영역을 통과하여 상기 기재 상에 증착될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에어로졸 증착 장치는, 제1항에 있어서, 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 소스와, 상기 캐리어 가스를 이용하여 상기 에어로졸 형태의 증착 물질을 생성하며 상기 증착 물질을 상기 분사 노즐로 제공하는 에어로졸 생성 유닛을 더 포함할 수 있으며, 상기 캐리어 가스는 상기 증착 물질을 활성화하기 위한 오존을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캐리어 가스는 상기 플라즈마 영역을 형성하기 위한 플라즈마 소스 가스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에어로졸 증착 장치는, 상기 플라즈마 영역을 형성하기 위한 플라즈마 소스 가스를 공급하는 제2 가스 소스를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에어로졸 증착 장치는, 상기 제2 가스 소스와 연결되며 상기 기재와 상기 분사 노즐 사이로 상기 플라즈마 소스 가스를 공급하기 위한 가스 노즐을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에어로졸 증착 장치는, 상기 제2 가스 소스와 연결되며 상기 분사 노즐을 감싸도록 구성되고 상기 기재와 상기 분사 노즐 사이로 상기 플라즈마 소스 가스를 공급하기 위한 샤워 헤드를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에어로졸 증착 장치는, 상기 플라즈마 영역 내부의 이온들을 상기 기재 상으로 유도하기 위한 바이어스 전압을 상기 서포트 유닛에 인가하는 바이어스 전원을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 바이어스 전압은 펄스 형태로 인가될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 플라즈마 소스는, 상기 기재와 상기 분사 노즐 사이에 배치되는 플라즈마 발생용 코일과, 상기 플라즈마 발생용 코일에 고주파 전류를 인가하기 위한 고주파 전원을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 에어로졸 증착 장치는, 상기 기재 상에 상기 증착 물질로 이루어지는 박막을 형성하기 위하여 상기 증착 물질이 분사되는 방향에 대하여 수직하는 방향으로 상기 서포트 유닛을 이동시키기 위한 구동 유닛을 더 포함할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 미립자 형태의 증착 물질은 오존을 포함하는 캐리어 가스와 혼합되어 에어로졸 상태로 형성될 수 있으며, 상기 플라즈마 소스에 의해 형성된 플라즈마 영역을 통과하여 상기 기재 상으로 분사될 수 있다. 결과적으로, 상기 증착 물질 즉 미립자들의 표면은 상기 오존에 의해 일차 활성화되고 상기 플라즈마 영역을 통과하면서 이차 활성화될 수 있다. 따라서, 상기 미립자들의 표면 활성화 효율이 향상될 수 있으며 이에 따라 상기 기재 상에 형성되는 박막의 물성과 상기 기재 상에서의 밀착력이 크게 개선될 수 있다.
아울러, 상기 기재가 놓여지는 상기 서포트 유닛에는 펄스 형태의 바이어스 전압이 인가될 수 있으며, 이에 의해 상기 플라즈마 영역으로부터 이온들이 상기 기재 상으로 유도될 수 있다. 결과적으로, 상기 이온들에 의한 스퍼터링은 상기 기재의 표면 개질 및/또는 표면 반응을 유도할 수 있으며, 이에 의해 상기 박막의 밀착성이 더욱 개선될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 첨부 도면들을 참조하여 상세하게 설명된다. 그러나, 본 발명은 하기에서 설명되는 실시예들에 한정된 바와 같이 구성되어야만 하는 것은 아니며 이와 다른 여러 가지 형태로 구체화될 수 있을 것이다. 하기의 실시예들은 본 발명이 온전히 완성될 수 있도록 하기 위하여 제공된다기보다는 본 발명의 기술 분야에서 숙련된 당업자들에게 본 발명의 범위를 충분히 전달하기 위하여 제공된다.
본 발명의 실시예들에서 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 배치되는 또는 연결되는 것으로 설명되는 경우 상기 요소는 상기 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결될 수도 있으며, 다른 요소들이 이들 사이에 개재될 수도 있다. 이와 다르게, 하나의 요소가 다른 하나의 요소 상에 직접 배치되거나 연결되는 것으로 설명되는 경우 그들 사이에는 또 다른 요소가 있을 수 없다. 다양한 요소들, 조성들, 영역들, 층들 및/또는 부분들과 같은 다양한 항목들을 설명하기 위하여 제1, 제2, 제3 등의 용어들이 사용될 수 있으나, 상기 항목들은 이들 용어들에 의하여 한정되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들에서 사용된 전문 용어는 단지 특정 실시예들을 설명하기 위한 목적으로 사용되는 것이며, 본 발명을 한정하기 위한 것은 아니다. 또한, 달리 한정되지 않는 이상, 기술 및 과학 용어들을 포함하는 모든 용어들은 본 발명의 기술 분야에서 통상적인 지식을 갖는 당업자에게 이해될 수 있는 동일한 의미를 갖는다. 통상적인 사전들에서 한정되는 것들과 같은 상기 용어들은 관련 기술과 본 발명의 설명의 문맥에서 그들의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석될 것이며, 명확히 한정되지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 외형적인 직감으로 해석되지는 않을 것이다.
본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들의 개략적인 도해들을 참조하여 설명된다. 이에 따라, 상기 도해들의 형상들로부터의 변화들, 예를 들면, 제조 방법들 및/또는 허용 오차들의 변화는 충분히 예상될 수 있는 것들이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 도해로서 설명된 영역들의 특정 형상들에 한정된 바대로 설명되어지는 것은 아니라 형상들에서의 편차를 포함하는 것이며, 도면들에 설명된 요소들은 전적으로 개략적인 것이며 이들의 형상은 요소들의 정확한 형상을 설명하기 위한 것이 아니며 또한 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것도 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치(100)는 기재(10) 상에 에어로졸 상태의 증착 물질을 분사하여 상기 기재(10) 상에 상기 증착 물질로 이루어진 박막(20)을 형성하기 위해 사용될 수 있다. 예를 들면, 상기 에어로졸 증착 장치(100)는 감압 챔버(102)와 상기 감압 챔버(102) 내에 배치되며 기재(10)를 지지하기 위한 서포트 유닛(110)을 포함할 수 있다.
상기 기재(10)는 플라즈마 처리 장치 내에서 플라즈마에 노출되는 부품일 수 있다. 예를 들면, 상기 기재(10)는, 샤워 헤드, 정전척, 배플 플레이트, 챔버 내벽, 챔버 라이너 등일 수 있으며, 알루미늄(Al), 양극산화 알루미늄(anodized Al), 산화 알루미늄(Al2O3), 등으로 이루어질 수 있다. 상기 증착 물질은 산화 알루미늄(Al2O3), 산화 이트륨(Y2O3), 산화 에르븀(Er2O3), 산화 가돌리늄(Gd2O3), 산화 란타넘(La2O3), 산화 네오디뮴(Nd2O3), 산화 플루오르 이트륨(YOF), 플루오르 화이트륨(YF3) 등과 같은 세라믹 물질을 포함할 수 있다.
상기 에어로졸 증착 장치(100)는 상기 서포트 유닛(110) 상의 상기 기재(10)를 향하여 에어로졸 형태의 증착 물질을 분사하는 분사 노즐(120)과, 상기 기재(10)와 상기 분사 노즐(120) 사이에서 플라즈마 영역(30)을 형성하기 위한 플라즈마 소스(130)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 에어로졸 증착 장치(100)는 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 소스(140)와, 상기 캐리어 가스를 이용하여 상기 에어로졸 형태의 증착 물질을 생성하며 상기 증착 물질을 상기 분사 노즐(120)로 제공하는 에어로졸 생성 유닛(142)을 포함할 수 있다.
상기 캐리어 가스 소스(140)는 상기 캐리어 가스를 저장하고 가스 배관을 통해 상기 캐리어 가스를 상기 에어로졸 생성 유닛(142)으로 제공할 수 있다. 상기 캐리어 가스는 상기 에어로졸 생성 유닛(142) 내에서 미립자 상태의 증착 물질과 혼합되어 에어로졸 상태가 될 수 있으며 상기 에어로졸 상태의 증착 물질은 상기 분사 노즐(120)을 통해 상기 기재(10) 상으로 분사될 수 있다. 이때, 상기 증착 물질은 상기 에어로졸 생성 유닛(142)과 상기 감압 챔버(102) 사이의 압력 차이에 의해 상기 분사 노즐(120)로부터 상기 기재를(10) 향하여 분사될 수 있다.
상기 증착 물질은 상기 기재(10) 상에 증착될 수 있으며, 상기 에어로졸 증착 장치(100)는 상기 기재(10) 상에 상기 증착 물질로 이루어지는 박막(20)을 형성하기 위하여 상기 증착 물질이 분사되는 방향에 대하여 수직하는 방향으로 상기 서포트 유닛(110)을 이동시키기 위한 구동 유닛(150)을 포함할 수 있다.
상기 플라즈마 소스(130)는 상기 기재(10)와 상기 분사 노즐(120) 사이에 배치되는 플라즈마 발생용 코일(132)과, 상기 플라즈마 발생용 코일(132)에 고주파 전류를 인가하기 위한 고주파 전원(134)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 플라즈마 소스(130)는 상기 분사 노즐(120)과 상기 기재(10) 사이에 배치되는 원통 형태의 플라즈마 챔버(136)를 포함할 수 있다. 상기 플라즈마 챔버(136)는 석영과 같은 유전체로 이루어질 수 있으며 상기 감압 챔버(102) 내에 배치될 수 있다.
상기 플라즈마 영역(30)은 상기 플라즈마 발생용 코일(132)에 의해 발생되는 유도 자기장에 의해 상기 플라즈마 챔버(136) 내에서 형성될 수 있다. 이때, 상기 캐리어 가스는 상기 플라즈마 영역(30)을 형성하기 위한 플라즈마 소스 가스를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 분사 노즐(120)을 통해 상기 플라즈마 챔버(136) 내부로 아르곤(Ar), 질소(N2) 등의 플라즈마 소스 가스가 공급될 수 있으며 상기 유도 자기장에 의해 이온화될 수 있다. 또한, 상기 분사 노즐(120)로부터 분사된 상기 에어로졸 상태의 증착 물질은 상기 플라즈마 챔버(136) 내부에서 형성된 상기 플라즈마 영역(30)을 통과하여 상기 기재(10) 상으로 분사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 캐리어 가스는 상기 증착 물질을 활성화하기 위한 오존을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 미립자들은 오존 가스와 혼합될 수 있으며, 상기 오존 가스에 의해 상기 미립자들의 표면이 일차 활성화될 수 있다. 또한, 상기 미립자들은 상기 플라즈마 영역(30)을 통과하면서 플라즈마에 의해 이차 활성화될 수 있으며 이어서 상기 기재(10) 상에 증착될 수 있다. 결과적으로, 상기 기재(10) 상에 증착되는 미립자들의 표면 활성화 효율이 크게 향상될 수 있으며, 이에 따라 상기 박막(20)의 물성을 개선할 수 있고 아울러 상기 기재(10)와의 밀착성을 개선할 수 있다.
특히, 상기 감압 챔버(102)는 진공 펌프(104)와 연결될 수 있으며, 상기 감압 챔버(102) 내부의 압력은 상기 플라즈마 영역(30)을 저온화시키기 위해 수 Torr 이하로 유지되는 것이 바람직하다. 상기 감압 챔버(102) 내부의 압력이 수 Torr 이상의 고진공 상태가 되는 경우 상기 플라즈마 영역(30)의 온도가 상승될 수 있다. 결과적으로, 상기 미립자들이 상기 플라즈마 영역(30)을 통과하는 동안 반용융 또는 용융될 수 있으며, 이에 따라 상기 미립자들의 결정 구조가 변화될 수 있으므로 이는 바람직하지 않다. 또한, 상기 분사 노즐(120)로부터 분사되는 상기 증착 물질의 속도를 종래 기술과 비교하여 상대적으로 저속으로 제어하기 위해 상기 감압 챔버(102) 내부의 압력을 수 Torr 이하로 제어하는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 서포트 유닛(110)에는 상기 플라즈마 영역(30) 내부의 이온들, 예를 들면, 아르곤 또는 질소 이온들을 상기 기재(10) 상으로 유도하기 위한 바이어스 전압을 인가하는 바이어스 전원(160)이 연결될 수 있다. 상기 바이어스 전압은 상기 이온들에 의한 스퍼터링을 이용하여 상기 기재(10)의 표면 개질을 유도하기 위해 사용될 수 있다. 특히, 상기 바이어스 전압은 펄스 형태로 인가될 수 있으며, 상기 서포트 유닛(110)으로 인가되는 펄스 전압의 크기와 주파수 등을 조절함으로써 상기 기재(10)의 표면 개질 정도와 상기 박막(20)의 물성 등을 정밀하게 제어할 수 있다.
한편, 상기한 바와 다르게, 상기 플라즈마 발생을 위한 소스 가스는 산소(O2)를 포함할 수도 있으며, 이 경우 상기 기재(10)의 표면 산화를 유도할 수 있다. 즉, 상기 바이어스 전압의 인가에 의해 상기 플라즈마 영역(30) 내의 산소 이온들이 상기 기재(10) 상으로 유도될 수 있고, 이에 의해 상기 기재(10)의 표면 산화를 유도할 수 있으며 이를 통해 상기 박막(20)의 밀착성을 더욱 개선할 수 있다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치(10)는 감압 챔버(102)와, 상기 감압 챔버(102) 내에 배치되는 서포트 유닛(110)과, 상기 서포트 유닛(110) 상의 기재(10) 상으로 증착 물질을 분사하기 위한 분사 노즐(120)과, 상기 기재(10)와 상기 분사 노즐(120) 사이에서 플라즈마 영역(30)을 형성하기 위한 플라즈마 소스(130)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 에어로졸 증착 장치(100)는 상기 플라즈마 영역(30)을 형성하기 위한 플라즈마 소스 가스를 공급하는 제2 가스 소스(170)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 플라즈마 소스 가스는 아르곤 또는 질소 등을 포함할 수 있으며, 필요에 따라 산소와 같은 반응성 가스를 포함할 수도 있다. 상기 에어로졸 증착 장치(100)는 상기 플라즈마 소스 가스를 상기 기재(10)와 상기 분사 노즐(120) 사이로 공급하기 위한 가스 노즐(172)을 포함할 수 있으며, 일 예로서, 상기 가스 노즐(172)은 상기 분사 노즐(120)의 일측에 배치될 수 있다. 한편, 도 2에서 설명되지 않은 나머지 구성 요소들은 도 1을 참조하여 기 설명된 바와 동일하므로 이들에 대한 설명은 생략한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 에어로졸 증착 장치(10)는 감압 챔버(102)와, 상기 감압 챔버(102) 내에 배치되는 서포트 유닛(110)과, 상기 서포트 유닛(110) 상의 기재(10) 상으로 증착 물질을 분사하기 위한 분사 노즐(120)과, 상기 기재(10)와 상기 분사 노즐(120) 사이에서 플라즈마 영역(30)을 형성하기 위한 플라즈마 소스(130)를 포함할 수 있다. 특히, 상기 에어로졸 증착 장치(100)는 상기 플라즈마 영역(30)을 형성하기 위한 플라즈마 소스 가스를 공급하는 제2 가스 소스(170)를 포함할 수 있다.
예를 들면, 상기 플라즈마 소스 가스는 아르곤 또는 질소 등을 포함할 수 있으며, 필요에 따라 산소와 같은 반응성 가스를 포함할 수도 있다. 상기 에어로졸 증착 장치(100)는, 상기 제2 가스 소스(170)와 연결되며 상기 플라즈마 소스 가스를 상기 기재(10)와 상기 분사 노즐(120) 사이로 공급하기 위한 샤워 헤드(174)를 포함할 수 있다. 일 예로서, 상기 샤워 헤드(174)는 상기 분사 노즐(120)을 감싸도록 구성될 수 있으며 상기 플라즈마 소스 가스를 공급하기 위한 개구들(미도시)을 가질 수 있다. 한편, 도 3에서 설명되지 않은 나머지 구성 요소들은 도 1을 참조하여 기 설명된 바와 동일하므로 이들에 대한 설명은 생략한다.
상술한 바와 같은 본 발명의 실시예들에 따르면, 상기 미립자 형태의 증착 물질은 오존을 포함하는 캐리어 가스와 혼합되어 에어로졸 상태로 형성될 수 있으며, 상기 플라즈마 소스(130)에 의해 형성된 플라즈마 영역(30)을 통과하여 상기 기재(10) 상으로 분사될 수 있다. 결과적으로, 상기 증착 물질 즉 미립자들의 표면은 상기 오존에 의해 일차 활성화되고 상기 플라즈마 영역(30)을 통과하면서 이차 활성화될 수 있다. 따라서, 상기 미립자들의 표면 활성화 효율이 향상될 수 있으며 이에 따라 상기 기재(10) 상에 형성되는 박막(20)의 물성과 상기 기재(10) 상에서의 밀착력이 크게 개선될 수 있다.
아울러, 상기 기재(10)가 놓여지는 상기 서포트 유닛(110)에는 펄스 형태의 바이어스 전압이 인가될 수 있으며, 이에 의해 상기 플라즈마 영역(30)으로부터 이온들이 상기 기재(10) 상으로 유도될 수 있다. 결과적으로, 상기 이온들에 의한 스퍼터링은 상기 기재(10)의 표면 개질 및/또는 표면 반응을 유도할 수 있으며, 이에 의해 상기 박막(10)의 밀착성이 더욱 개선될 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
10 : 기재 20 : 박막
30 : 플라즈마 영역 100 : 에어로졸 증착 장치
102 : 감압 챔버 110 : 서포트 유닛
120 : 분사 노즐 130 : 플라즈마 소스
132 : 플라즈마 발생용 코일 134 : 고주파 전원
136 : 플라즈마 챔버 140 : 캐리어 가스 소스
142 : 에어로졸 생성 유닛 150 : 구동 유닛
160 : 바이어스 전원 170 : 제2 가스 소스
172 : 가스 노즐 174 : 샤워 헤드

Claims (10)

  1. 기재를 지지하기 위한 서포트 유닛;
    상기 기재를 향하여 에어로졸 형태의 증착 물질을 분사하는 분사 노즐;
    상기 기재와 상기 분사 노즐 사이에서 플라즈마 영역을 형성하기 위하여 상기 기재와 상기 분사 노즐 사이에 배치되는 플라즈마 발생용 코일;
    상기 플라즈마 발생용 코일에 고주파 전류를 인가하기 위한 고주파 전원; 및
    상기 플라즈마 영역 내부의 이온들을 상기 기재 상으로 유도하기 위한 바이어스 전압을 상기 서포트 유닛에 인가하는 바이어스 전원을 포함하되,
    상기 증착 물질은 상기 플라즈마 영역을 통과하여 상기 기재 상에 증착되며, 상기 바이어스 전압은 펄스 형태로 인가되는 것을 특징으로 하는 에어로졸 증착 장치.
  2. 제1항에 있어서, 캐리어 가스를 공급하기 위한 캐리어 가스 소스와,
    상기 캐리어 가스를 이용하여 상기 에어로졸 형태의 증착 물질을 생성하며 상기 증착 물질을 상기 분사 노즐로 제공하는 에어로졸 생성 유닛을 더 포함하며,
    상기 캐리어 가스는 상기 증착 물질을 활성화하기 위한 오존을 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 증착 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 캐리어 가스는 상기 플라즈마 영역을 형성하기 위한 플라즈마 소스 가스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 증착 장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 플라즈마 영역을 형성하기 위한 플라즈마 소스 가스를 공급하는 제2 가스 소스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 증착 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2 가스 소스와 연결되며 상기 기재와 상기 분사 노즐 사이로 상기 플라즈마 소스 가스를 공급하기 위한 가스 노즐을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 증착 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제2 가스 소스와 연결되며 상기 분사 노즐을 감싸도록 구성되고 상기 기재와 상기 분사 노즐 사이로 상기 플라즈마 소스 가스를 공급하기 위한 샤워 헤드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 증착 장치.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서, 상기 기재 상에 상기 증착 물질로 이루어지는 박막을 형성하기 위하여 상기 증착 물질이 분사되는 방향에 대하여 수직하는 방향으로 상기 서포트 유닛을 이동시키기 위한 구동 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 에어로졸 증착 장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2002263473A (ja) * 2001-03-08 2002-09-17 Ricoh Co Ltd 成膜装置
JP2015034322A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 積水化学工業株式会社 成膜方法、成膜装置、光電極および色素増感太陽電池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002263473A (ja) * 2001-03-08 2002-09-17 Ricoh Co Ltd 成膜装置
JP2015034322A (ja) * 2013-08-08 2015-02-19 積水化学工業株式会社 成膜方法、成膜装置、光電極および色素増感太陽電池

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