KR20150137917A - 스프레이 열 분해 증착용 노즐 유닛, 이를 포함하는 박막 증착 장치, 및 불소 함유 주석 산화물 박막의 형성 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 스프레이 열 분해법에 의한 박막 형성을 위한 노즐 유닛, 이를 포함하는 박막 증착 장치 및 박막 형성 방법에 관한 것이다.　 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 유닛은, 상기 기상 전구체가 공급되는 입력 단부 및 상기 반응 챔버 내로 상기 기상 전구체를 토출하는 출력 단부를 각각 포함하는 복수의 노즐 유로들: 내부로 상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 하나 이상이 경과하고, 상기 복수의 노즐 유로들의 외부 표면에 고정되는 일 단부 및 상기 복수의 노즐 유로들과 분리된 고정물에 지지되는 타 단부를 갖는 하나 이상의 벨로우즈; 및 상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 어느 하나를 진동 변위시키기 위해 해당 복수의 노즐 유로에 결합되는 엑츄에이터를 포함한다.

Description

스프레이 열 분해 증착용 노즐 유닛, 이를 포함하는 박막 증착 장치, 및 불소 함유 주석 산화물 박막의 형성 방법{Nozzle unit for spray pyrolysis deposition, film forming apparatus having the same and method of forming thin film of Fluorine-doped Tin Oxide}

본 발명은 기상 증착 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 스프레이 열 분해 증착용 노즐 유닛, 이를 포함하는 박막 증착 장치 및 불소 함유 주석 산화물 박막의 형성 방법에 관한 것이다.

태양전지, 액정 표시장치, 유기발광 표시장치(OLED), 또는 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서, 절연체인 유리 기판과 같은 투명 기판 상에 투명 도전막(transparent conductive film)을 형성한 기판이 광범위하게 사용되고 있다. 상기 투명 도전막에는, 주석 첨가 인듐 산화물(indium tin oxide; ITO), 주석 산화물(tin oxide), 또는 불소 첨가 주석 산화물(Fluorine-doped Tin Oxide; FTO)과 같은 도전성 금속 산화물이 대표적으로 사용된다. 이들 산화물 중 상기 ITO를 주성분으로 하는 투명 도전막은 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전, 및 디지털 사이니지의 표시 장치뿐만 아니라 터치 패널까지 광범위하게 응용되고 있다.

최근에는, 탄소 억제 정책에 부응하기 위한 고효율 및 친환경 기술로서, 종래의 화석 연료를 대체하여 저항성 투명 도전막에 직접 전기 에너지를 인가하여 난방 또는 가열하는 시도가 있다. 예를 들면, 비닐하우스, 축산시설과 같은 농축산 시설의 유리창, 또는 식품 가공 시설의 가열원으로 상기 투명 도전막을 이용하거나, 건축물, 자동차, 또는 항공기의 윈도우의 결로 방지 또는 빙결 방지를 위해서도 상기 투명 도전막이 응용되고 있다.

전술한 응용들 중에 윈도우의 경우, 전술한 FTO 도전막은 고투명도를 가질 뿐만 아니라 600 ℃까지 저항 변화가 거의 없고, 내화학성 및 내마모성이 뛰어나 가혹한 외부환경에도 적합성을 갖기 때문에, 윈도우의 결로 또는 빙결 방지, 나아가 난방용 발열체로서 주목을 받고 있다. 상기 FTO 도전막의 형성은 일반적으로 화학기상증착(CVD), 원자층 증착(ALD) 또는 유기 기상증착(OVPD 또는 응축 코팅)과 같은 기상 증착 방법으로 제작된다.

그러나, 상기 창 유리와 같은 기판은 다양한 크기를 갖거나 대면적을 갖고, 그 응용에 따라 판상 또는 곡면과 같이 다양한 형상을 갖기 때문에 전술한 기상 증착 방법에 의해서는 설계된 특성을 구현하기 어려운 문제점이 있다. 이러한 이유에서 적합한 박막 형성 방법과 이를 실현하기 위한 적합한 박막 증착 장치가 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 창 유리와 같이 다양한 면적 및 형상을 갖는 피처리체 상에 균일하게 제어된 두께 및 패턴을 갖는 박막을 용이하게 형성할 수 있는 노즐 유닛를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 전술한 이점을 갖는 노즐 유닛을 갖는 박막 증착 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 난식각성 물질인 FTO 박막을 제어된 두께 및 패턴을 갖도록 형성하는 FTO 박막의 증착 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 구조는, 스프레이 열 분해법에 의해 반응 챔버 내에 재치된 피처리체의 일 표면 상에 박막을 형성하기 위해 기상 전구체를 분무하는 노즐을 포함하는 노즐 유닛을 제공한다. 상기 노즐 유닛은, 상기 기상 전구체가 공급되는 입력 단부 및 상기 반응 챔버 내로 상기 기상 전구체를 토출하는 출력 단부를 각각 포함하는 복수의 노즐 유로들: 내부로 상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 하나 이상이 경과하고, 상기 복수의 노즐 유로들의 외부 표면에 고정되는 일 단부 및 상기 복수의 노즐 유로들과 분리된 고정물에 지지되는 타 단부를 갖는 하나 이상의 벨로우즈; 및 상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 어느 하나를 진동 변위시키기 위해 해당 복수의 노즐 유로에 결합되는 엑츄에이터를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 벨로우즈는 복수 개이며, 상기 복수의 노즐 유로들마다 각각 배치될 수 있다. 상기 해당 노즐 유로는 상기 해당 노즐 유로의 중심축에 수직하는 방향으로 진동 변위될 수 있다.

상기 진동 변위의 진폭은 5 mm 내지 100 mm의 범위 내이고, 주파수는 0.1 HZ 내지 30 HZ의 범위 내이며, 상기 복수의 노즐 유로들의 내경은 15 mm 내지 60 mm 의 범위 내이다. 상기 복수의 노즐 유로들을 흐르는 내부 유체의 유량을 각 노즐 유로들마다 독립적으로 제어하기 위한 유량 제어 수단을 더 포함할 수 있다.

상기 복수의 노즐 유로들의 각 출력 단부가 일정한 유격을 가지면서 경과하는 개구를 가지며, 상기 벨로우즈의 상기 타 단부가 고정되는 일면을 갖고 반응 챔버에 결합되는 브라켓을 더 포함할 수 있다.

일 실시예에서, 상기 복수의 노즐 유로들의 상기 출력 단부들이 노출되는 중공부를 한정하는 하우징 및 상기 출력 단부들에 대향하는 상기 하우징의 일측에 형성되고 상기 출력 단부들을 가로지르는 슬릿형 개구를 포함하는 공통 슬릿을 더 포함할 수 있다. 상기 슬릿형 개구의 면적은 상기 복수의 노즐 유로들의 각 출력 단부의 단면적의 총합보다 더 작다. 상기 슬릿형 개구의 폭은 2 mm 내지 10 mm 의 범위 내일 수 있다. 또한, 상기 복수의 노즐 유로들은 서로 평행 배열된 어레이 구조를 가질 수 있다.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면,스프레이 열 분해법에 의해 반응 챔버 내에 재치된 피처리체의 일 표면 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치가 제공된다. 상기 박막 증착 장치는, 상기 피처리체를 재치하는 지지 수단; 및 상기 피처리체의 일 표면 상에 기상 전구체를 분무하기 위한 노즐 유닛을 포함한다. 상기 확산 노즐은, 액적 생성실에 연결된 입력 단부 및 상기 반응 챔버 내로 상기 기상 전구체를 토출하는 출력 단부를 각각 포함하는 복수의 노즐 유로들: 내부로 상기 복수의 노즐 유로들의 일부가 경과하고, 상기 복수의 노즐 유로들의 외부 표면에 고정되는 일 단부 및 상기 복수의 노즐 유로들과 분리된 고정물에 지지되는 타 단부를 갖는 하나 이상의 벨로우즈; 및 상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 어느 하나를 진동 변위시키기 위해 해당 복수의 노즐 유로에 결합되는 엑츄에이터를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 벨로우즈는 복수 개이며, 상기 복수의 노즐 유로들마다 각각 배치될 수 있다. 또한, 상기 해당 노즐 유로는 상기 해당 노즐 유로의 중심축에 수직하는 방향으로 진동 변위될 수 있다.

상기 진동 변위의 진폭은 5 mm 내지 100 mm의 범위 내이고, 주파수는 0.1 HZ 내지 30 HZ의 범위 내일 수 있다. 상기 슬릿형 개구의 면적은 상기 복수의 노즐 유로들의 각 출력 단부의 단면적의 총합보다 더 작을 수 있다.

일 실시예에서, 상기 복수의 노즐 유로들의 각 출력 단부를 통해 토출되는 기상 전구체의 흐름의 방향은 상기 피처리체의 표면에 대해 경사 배향될 수 있다. 상기 박막을 형성하는 동안, 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 동일한 방향으로 상기 피처리체가 이송되거나, 상기 노즐 유닛이 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 반대 방향으로 구동될 수 있다.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 형성 방법은, 스프레이 열 분해법에 의해 반응 챔버 내에 재치된 피처리체의 일 표면 상에 불소 함유 주석 산화물을 포함하는 발열층을 형성하는 박막 형성 방법이다. 각각 액적 생성실에 연결된 입력 단부 및 상기 반응 챔버 측의 출력 단부를 가지고, 온도 및 유량 중 적어도 어느 하나에 대하여 독립적으로 제어가 가능한 복수의 노즐 유로들을 통하여 제어된 상기 주석 산화물의 기상 전구체 흐름을 제공하는 단계; 및 상기 기상 전구체의 흐름을 제공하는 동안, 상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 어느 하나를 진동 변위시키는 단계를 포함한다.

상기 해당 노즐 유로는 해당 노즐 유로의 중심축에 수직하는 방향으로 진동 변위될 수 있다. 또한, 상기 진동 변위의 진폭은 5 mm 내지 100 mm의 범위 내이고, 주파수는 0.1 HZ 내지 30 HZ의 범위 내일 수 있다.

본 발명의 실시예에 따르면, 박막 증착을 위해 반응 챔버 내부로 기상 전구체를 공급하는 노즐 유닛의 복수의 노즐 유로를 상기 기상 전구체가 공급되는 동안 벨로우즈에 의해 복수의 노즐 유로들을 진동 변위시킴으로써 각 노즐 유로의 출력 단부에서 분사되는 가스가 균질화되거나 정규화된 분포를 가짐으로써 스프레이 열 분해법에 의해서도 유리창과 같이 다양한 면적 및 형상을 갖는 피처리체 상에 균일한 두께 및 패턴을 갖는 박막을 용이하게 형성할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 노즐 유닛을 이용하여 각 노즐 유로들의 온도 및/또는 유량을 독립적으로 제어함으로써 식각 공정 없이 다양한 두께를 갖거나 패턴을 갖는 박막을 제조할 수 있는 박막 증착 장치가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 난식각성 물질인 FTO 박막의 패터닝을 위해 후속 식각 공정을 하지 않더라도 제어된 두께와 패턴을 갖도록 FTO 박막을 형성할 수 있는 박막 증착 방법이 제공될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치를 도시한다.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 유닛의 구조를 도시하는 사시도이며, 도 2b는 노즐 유닛의 단면도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 유닛의 구조를 도시하는 사시도이며, 도 3b는 노즐 유닛의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노즐 유닛을 도시하는 사시도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치를 도시한다.
도 6a 및 도 6b는 노즐 유닛을 이용하여 다양한 실시예에 따라 증착된 박막의 두께 프로파일을 도시하는 사시도들이다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.　 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.

또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다.　 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다.　 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.

본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다.　 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다.　 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.

본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치, 더욱 상세하게는 투명 도전막의 형성 장치는, 스프레이 열 분해법(spray pyrolysis deposition; SPD)에 기초한다. 상기 스프레이 열 분해법은 무화기와 같은 분무 수단을 사용하여 생성된 원료 화합물을 포함하는 액적이 분무되어, 상기 액적이 전달 유로들을 통하여 전달되는 동안 상기 액적에 함유된 용매의 증발, 고온 반응, 열 분해, 운반 기체와 전구체 사이의 반응(예를 들면, 산화 또는 환원 반응), 클러스터의 형성 및 기체 분자의 형성 중 적어도 어느 하나 또는 2 이상의 단계들을 수반하면서(본 명세서에서는, 이러한 중간 생성물들을 통칭하여 기상 전구체라 칭한다), 상기 전달 유로를 통해 토출되는 기상 전구체에 의해 미리 성막 온도까지 가열되어 있는 피처리체 상에 박막이 형성되는 증착 기구이다. 상기 증착 기구를 통하여 결정질(예를 들면, 다결정체) 박막, 나노 로드, 나노 와이어 또는 비정질막의 성장을 달성할 수 있다.

하기의 실시예들은 유리창과 같이 다양한 면적 및 형상을 갖는 피처리 상에 균일하게 제어된 두께 및 패턴을 갖는 박막을 용이하게 형성할 수 있도록 상기 SPD 법(또는, SPD 증착이라 함)에 기초한 박막 형성을 최적화시키는 노즐 유닛, 박막 증착 장치 및 박막 형성 방법에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 증착 장치(100)를 도시한다.

도 1을 참조하면, 박막 증착 장치(100)는 상기 SPD 법에 의해 피처리체(DP)의 일 표면(SA) 상에 박막을 형성한다. 피처리체(DP)는 유리, 세라믹, 반도체, 또는 금속과 같은 기판일 수 있으며, 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 피처리체(DP)의 표면(SA)은 매끄럽거나 엠보싱과 같이 요철 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들면, 피처리체(DP)는 로이(low-e) 유리의 일 면이거나 면상 발열체를 형성하기 위한 발열 유리로서 통상적으로 대면적의 박막 제조가 요구되는 기판일 수 있다.

박막 증착 장치(100)는 SPD 증착을 위한 반응 챔버(10), 박막 증착을 위한 전구체를 함유하는 액적을 생성하기 위한 액적 생성실(20); 상기 생성된 액적을 반응 챔버(10)로 전달하는 운반 가스를 공급하는 운반 가스 공급부(30); 및 상기 운반 가스에 함유된 상기 기상 전구체를 반응 챔버(10)로 전달하기 위한 기상 전구체 전달 유로들(40)을 포함한다. 반응 챔버(10)의 반응 공간은 챔버 벽(CW)에 의해 한정되고, 챔버 벽(CW)은 외부와의 단열, 밀폐 및/또는 격리를 위한 적합한 구조를 가질 수 있다. 다른 실시예에서, 챔버 벽(CW)은 주위에 개방된 후드일 수도 있다. 상기 후드는 성막시에 반응 공간 내부로부터 외부로 열이 유출되는 것과 기상 전구체가 외부로 누출되어 낭비되는 것을 방지하면서 상기 반응 공간을 상압으로 유지시킬 수 있다.

챔버 벽(CW) 또는 후드는 알루미늄, 스테인리스, 구리 또는 내화 금속과 재료로 제작되거나 코팅된 금속 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 재료 표면에 양극 처리 또는 세라믹 코팅 처리된 재료가 사용될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 챔버 벽(CW) 또는 후드는 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작될 수도 있다.

반응 챔버(10)의 구조는 피처리체(PS)의 코팅 처리를 위하여 적합한 구조, 예를 들면, 원형 구조, 사각형 구조 그리고 이외에도 여하의 형태의 구조를 가질 수 있다. 반응 챔버(10)는, 챔버 벽(CW)에 기상 전구체가 증착 또는 응축되어 불순물 또는 파티클 문제를 발생시키지 않도록 그 둘레에는 유도 가열 코일, 저항선, 또는 할로겐 램프와 같은 적합한 가열 수단(heater)에 의해 가열될 수 있다.

반응 챔버(10) 내에는 피처리체(PS)의 재치를 위한 지지 수단(CH)이 제공될 수 있으며, 지지 수단(CH)은 바람직하게는 피처리체(PS)의 온도 조절을 위한 저항 히터 또는 고온 유체에 의한 가열 및/또는 공냉식, 수냉식 또는 반도체 냉각식의 냉각 수단을 포함할 수 있다. 이를 위해 지지 수단(CH)은 양호한 열 전도도를 갖고 피처리체(PS)의 밴딩 변형을 막기 위해 비제한적 예로서 알루미늄, 그라파이트, 알루미나 또는 질화 알루미늄으로 제조될 수 있다. 또한, 지지 수단(CH)은 리프트 핀, 정전척 및 진공척 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있으며, 피처리체(PS)에 대한 박막 형성 공정이 수행되는 동안 균일한 박막 형성을 위해 피처리체(PS)를 회전시킬 수도 있다.

반응 챔버(10) 내에는 적어도 일부가 노출되고, 피처리체(DP)에 기상 전구체를 분사하기 위한 노즐 유닛(NE)이 제공된다. 노즐 유닛(NE)은 피처리체(PS) 상에 박막이 증착 동안 진동하면서 전구체 가스를 공급한다. 이에 관하여는 도 2a 및 도 2b를 참조하여 상세히 후술하도록 한다. 일부 실시예에서, 반응 챔버(10) 내에는 반응 부산물과 반응 후의 잔류 기상 전구체들을 제거하기 위한 진공 펌프와 연결된 포집기(도 4의 CE 참조)가 더 제공될 수도 있다.

액적 생성실(20)에는 적합한 원료 화합물을 포함하는 출발 용액과 상기 출발 용액의 표면 또는 계면으로부터 액적을 형성하기 위한 에너지 소스(미도시)가 제공될 수 있다. 상기 에너지 소스는 1.65 MHz와 같이 소정 주파수를 갖는 초음파 진동자와 같은 기계적 에너지를 인가하는 장치이거나, 마이크로웨이브 조사 장치 또는 열 증발 장치일 수 있으며, 이들은 예시적일 뿐 다른 적합한 에너지 소스가 제공될 수도 있다.

상기 출발 용액으로부터 생성된 액적은 자체가 반응 용기의 역할을 함으로써 생성되는 입자 성장을 2차 성장 이내로 국한시킬 수 있어 균일한 입도를 갖는 입자를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 액적의 크기는 상기 출발 용액의 표면 장력 및 밀도와 진동수에 의존하며, 출발 용액의 농도를 조절함으로써 입도의 크기와 입도의 분포가 조절될 수도 있다. 일부 실시예에서는, 입도 선별을 위해 적합한 선별 제어가 이루어질 수도 있다. 그러나, 액적은 기상 전구체 전달 유로들(40) 또는 이에 결합되는 노즐 유닛(NE)의 노즐 유로의 내부 표면에 쉽게 부착되거나 응축되어 파티클에 의한 오염, 불량, 또는 장치의 세정과 같은 이차적 문제를 파생시킬 수 있어 이의 억제는 중요하다.

액적 생성실(20)에 결합되는 운반 가스 공급부(30)는 운반 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기(mass flow controller; MFC)와 적합한 밸브 시스템을 가질 수 있고, 운반 가스 공급부(30)로부터 공급되는 운반 가스는 액적 생성실(20)을 경유하여 반응 챔버(10)로 전달되며, 상기 운반 가스는 상기 액적을 상기 반응 챔버(10)로 밀어 주는 역할을 하고, 기상 전구체 전달 유로들(40)의 내벽에 기상 전구체가 흡착되어 분진이나 오염원이 되는 것을 방지한다. 상기 운반 가스는 산소, 오존, 수소 또는 암모니아와 같은 반응성 가스이거나 헬륨 또는 아르곤과 같은 비활성 가스 또는 이의 혼합 가스일 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 운반 가스는 공기일 수도 있다. 이와 같이 액적 생성실로부터 전달 유로들로 유입되는 액적은 이에 함유된 용매의 증발, 고온 반응, 열 분해, 운반 기체와 전구체 사이의 반응(예를 들면, 산화 또는 환원 반응), 클러스터의 형성 및 기체 분자의 형성 중 적어도 어느 하나 또는 2 이상의 단계들을 겪게 된다.

기상 전구체 전달 유로들(40)의 각 전달 유로는 각각 외부에서 가열이 가능하도록 적합한 내열성을 갖는 스테인레스 스틸과 같은 금속 도관 또는 석영 도관으로 형성될 수 있다. 다른 실시예에서, 기상 전구체 전달 유로들(40)의 각 전달 유로들은 가요성을 갖는 소재로 형성될 수 있다. 예를 들면, 기상 전구체 전달 유로들(40)은 연질 폴리염화비닐(Polyvinyl chloride: PVC) 또는 실리콘 고무와 같은 재료로 상기 전달 유로들이 형성될 수 있다.

일부 실시예에서, 상기 기상 전구체 전달 유로들(40) 또는 노즐 유닛(NE)의 노즐 유로들의 내부 표면에는 내화학성 및 내부식성을 향상시키기 위해 테프론 재질의 코팅이나 흡착 방지를 위한 발수 코팅이 이루어질 수도 있다. 기상 전구체 전달 유로들(40)의 가열은 상기 전달 유로들의 외부에 저항선을 감싸 이루어지는 저항 가열이나 할로겐 램프와 같은 복사 가열을 통해 수행될 수 있다. 도시하지는 아니하였으나, 기상 전구체 전달 유로들(40)는 외부와의 격리를 위해 별도의 하우징 내에 부설될 수 있다.

도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 유닛(NE)의 구조를 도시하는 사시도이며, 도 2b는 노즐 유닛(NE)의 단면도이다.

도 2a 및 도 2b를 참조하면, 노즐 유닛(NE)은 복수의 기상 전구체 전달 유로들(40)의 각 전달 유로들에 각각 결합되는 입력 단부(40a) 및 반응 챔버 측에 기상 전구체를 토출하는 출력 단부(40b)를 포함하는 복수의 노즐 유로들(40N)을 포함한다. 노즐 유로(40N)의 입력 단부(40a)는 해당 기상 전구체 전달 유로에 체결되기 위한 플랜지부(40P)를 가질 수 있으며, 이는 다양하게 변형 실시될 수 있다. 또한, 복수의 노즐 유로들(40N)은 서로 평행 배열된 어레이 형태를 가질 수 있다.

복수의 노즐 유로들(40N)은 가열시 적합한 내열성을 갖는 스테인레스 스틸, 구리 또는 알루미늄과 같은 금속 도관 또는 석영 도관으로 형성될 수 있다. 이들 도면에서는 3 개의 노즐 유로들이 개시되어 있지만, 이는 예시적일 뿐, 노즐 유닛(NE)은 2 개 또는 4 이상의 노즐 유로들을 포함할 수 있다. 노즐 유로들(40N)의 내경(도 3b의 W2 참조)은 도 2a 및 도 2b에 도시된 바와 같이 입력 단부(40a)로부터 출력 단부(40b)까지 일정한 크기를 갖거나 감소되는 크기를 가질 수 있다. 복수의 노즐 유로들(40N)의 출력 단부(40b)의 내경은 15 mm 내지 60 mm 의 범위 내일 수 있다. 바람직하게는, 35 mm 내지 45 mm 의 범위 내이다.

복수의 노즐 유로들(40N)의 각 노즐 유로의 온도 및 유량 중 적어도 어느 하나가 독립적으로 제어되도록 설계될 수 있다. 각 노즐 유로(40N)의 온도 제어를 위한 수단은 코일 또는 할로겐 램프와 같은 발열 소스 및 적합한 온도 제어 회로를 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 각 노즐 유로(40N)의 유량을 제어하기 위한 수단은 공지의 적합한 유량 제어가 가능한 밸브 시스템이 결합된 유량 컨트롤러를 포함할 수 있다. 본 발명의 실시예에서, 각 노즐 유로(40N)는 독립적으로 온도와 유량이 제어되지만, 이들 노즐 유로(40N)의 온도 및 유량이 균일하게 제어되는 것을 제외하는 것은 아니다.

복수의 노즐 유로들(40N)에 대해 개별적으로 또는 2 이상에 대하여 벨로우즈들(BL)이 적용될 수 있다. 도 2a 및 도 2b는 각 노즐 유로(40N)마다 벨로우즈(BL)가 개별적으로 적용된 것을 예시한다. 벨로우즈(BL)의 내부로 노즐 유로(40N)가 경과하고, 이로써 노즐 유로(40N)의 외부 표면 일부를 벨로우즈(BL)가 덮는다. 벨로우즈(BL)의 일 단부(BLa)는 노즐 유로(40N)의 외부 표면에 고정되고, 타 단부(BLb)는 노즐 유로(40N)의 외부 표면과 분리되어 고정물에 지지된다. 상기 고정물은, 예를 들면, 챔버의 벽, 이에 연결된 중계 부재, 또는 브라켓(도 3a의 BK 참조)일 수 있으며, 이에 의해 벨로우즈(BL)가 결합된 노즐 유로(40N)는 벨로우즈(BL)를 통하여 상기 고정물에 간접 고정되어 제한된 범위 내에서 움직일 수 있다.

벨로우즈(BL)에 의해 상기 고정물에 제한된 범위에서 운동 가능하게 고정된 복수의 노즐 유로들(40N)은 엑츄에이터(AT)에 의해 진동 변위될 수 있다. 엑츄에이터(AT)는 전동 모터, 피에조 전자 소자 또는 미세전자소자와 같은 복수의 노즐 유로들(40N)에 진동, 세차 운동 또는 진자 운동을 가능하게 하는 임의의 전기 또는 자기 소자일 수 있으며, 본 발명이 이에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하에서는진동, 세차 운동 또는 진자 운동을 통칭하여 진동 변위라 한다.

일부 실시예에서는, 벨로우즈(BL)가 충분한 기계적 강도를 갖는 탄성을 갖는다면, 엑츄에이터(AT)는 어느 하나의 방향으로 진동 변위시키고자 하는 노즐 유로(40N)을 밀거나 당기기만 하고, 벨로우즈(BL)가 갖는 탄성력에 의한 복원력을 이용하여 진동 변위를 유도할 수도 있다. 복수의 노즐 유로들(40N)은 서로 독립적으로 진동 변위하거나 서로 결합되어 진동 변위를 할 수 있다.

도 2a 및 도 2b는 복수의 노즐 유로들(40N)이 서로 결합되어 진동 변위할 수 있도록 로드형 강체(RL)에 의해 서로 고정된 것을 예시한다. 로드형 강체(RL)는 엑츄에이터(AT)에 결합되고, 엑츄에이터(AT)가 진동을 위한 외력을 인가하면, 복수의 노즐 유로들(40N)이 동시에 진동 변위될 수 있다. 일 실시예에서, 복수의 노즐 유로들(40N)의 진동 변위는 노즐 유로의 중심축(CL)에 수직하는 방향으로 이루어질 수 있다. 예를 들면, 로드형 강체(RL)를 화살표 P_K, P_M으로 나타낸 바와 같이 직선 왕복 운동시키면, 복수의 노즐 유로들(40N)이 진동 변위된다. 일 실시예에서, 노즐 유로들(40N)의 진동 변위의 진폭은 5 mm 내지 100 mm의 범위 내이고, 주파수는 0.1 HZ 내지 30 HZ의 범위 내에서 수행될 수 있다.

통상적으로, 직경이 큰 단일 전달 유로를 사용하여 SPD 법에 의해 박막 형성을 시도하는 경우, 피처리체의 표면 상에 도달하는 기상 전구체 흐름이 피처리체의 각 지점과 단일 액적 전달 유로 사이의 경로 상의 차이에 따라 두께, 조성 및 구조 측면에서 균일한 박막을 형성하는데 실패하거나 기판 상에 파티클이 형성되는 것과 같은 불량이 초대될 수 있다. 만약 단일 노즐 유로로 구성된 노즐이라면 대면적의 피처리체에 박막 코팅을 위해서는 상기 노즐을 피처리체의 표면 상에서 골고루 이동시키면서 박막 형성이 수행되어야 한다. 이 경우, 단일 노즐 유로의 이동 경로 중에 반환 턴이 일어나는 영역에서는 단일 노즐 유로의 노즐이 잔류하는 시간이 증대되어 코팅된 박막의 두께가 단일 전달 유로가 단순히 경과하는 영역에서 형성된 박막의 두께에 비하여 더 큰 경향이 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 단일 노즐 유닛을 나란히 배열하여 복수 개로 확장함으로써 대면적의 피처리체 상에 균일한 두께의 박막을 형성하거나 정규화된 기상 전구체의 흐름에 의해 대면적의 피처리체 상에 단차가 없고 분진이 없는 박막 또는 박막 패턴을 구현할 수 있게 된다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수화된 노즐 유로들(40N)이 박막 증착 동안 진동 변위함으로써 노즐 유로들(40N)의 내부에서 기상 전구체가 응축되는 것을 방지하고, 오히려 진동 변위에 의해 외부의 열이 노즐 유로들(40N) 내의 기상 전구체에 고르게 전달되어 기화가 충분히 이루어짐으로써 파티클 현상이 억제되고 노즐 유로들(40N)의 출력 단부(40b)를 통하여 분사되는 기상 전구체의 분산이 더 쉽고, 서로 다른 기상 전구체 사이의 믹싱이나 흐름의 분산에 의해 기판 전체에 균일한 박막 증착을 얻을 수 있다.

전술한 실시예는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 벨로우즈는 다양한 방식으로 결합되어 노즐 유로들의 진동 변위를 확보할 수 있으며, 박막 증착 동안 노즐 유로를 진동 변위시키도록 변형실시될 수 있을 것이다.

도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 노즐 유닛(NE')의 구조를 도시하는 사시도이며, 도 3b는 노즐 유닛(NE')의 단면도이다. 도시된 구성 부재들 중 전술한 도면들의 구성 부재와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 부재에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.

도 3a 및 도 3b를 참조하면, 노즐 유닛(NE')의 노즐 유로들(40N)의 일부가 벨로우즈(BL) 내부로 삽입되고, 벨로우즈(BL)의 일 단부(BLa)는 노즐 유로들(40N)의 외부 표면에 고정되고, 벨로우즈(BL)의 타 단부(BLb)는 브라켓(BK)의 일 면에 고정될 수 있다. 도시된 실시예에서, 노즐 유로(40N)의 타 단부는 플레이트형 브라켓(BK)의 상면(BK_U) 상에 고정되고, 브라켓(BK)의 저면(BK_B)은 반응 챔버측을 향한다. 도 3b에서, 점선으로 표시된 영역 S는 벨로우즈(BL)의 타 단부(BLb)가 브라켓(BK)의 상면(BK_U)에 체결된 모습이 투사된 것이다.

브라켓(BK)은 복수의 노즐 유로들(40N)의 각 출력 단부(40b)가 경과하는 하나 이상의 개구(BK_h)를 갖는다. 개구(BK_h)의 폭(W1)은 노즐 유로(40N)의 출력 단부(40b)와 일정한 유격(ΔW)을 갖도록 충분한 크기를 가질 수 있다. 개구(BK_h)의 측벽에 의해 노즐 유로(40N)의 진동 변위가 제한될 수 있다.

브라켓(BK)은 반응 챔버의 외벽에 고정되고, 노즐 유로(40N)의 출력 단부(40b)는 반응 챔버 내부로 인입될 수 있다. 다른 실시예에서, 브라켓(BK)은 챔버의 내부에 배치되어, 챔버의 내격이나 다른 부재에 고정될 수 있다. 브라켓(BK)의 개구(BK_h)를 통해 돌출된 노즐 유로(40N)의 출력 단부(40b)는 반응 챔버 내에서 기판과 같은 피처리체의 표면을 향하도록 배치될 수 있다.

도시된 브라켓(BK)은 플레이트 형태이지만, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 브라켓(BK)은 2 이상의 플레이트들로 구현되거나 노즐 유로들을 수용하는 여하의 입체 형태를 가질 수도 있다.

도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 노즐 유닛(NE'')을 도시하는 사시도이다. 도시된 구성 부재들 중 전술한 도면들의 구성 부재와 동일한 참조 번호를 갖는 구성 부재에 관하여는 모순되지 않는 한 전술한 개시 사항을 참조할 수 있다.

도 4를 참조하면, 노즐 유닛(NE'')은 노즐 유로들(40N)의 출력 단부들(40b)이 노출되는 중공부(CV)를 한정하는 하우징(50) 및 하우징(50)에 형성된 공통 슬릿(SL)을 더 포함할 수 있다. 박막 증착이 수행되는 동안 노즐 유로들(40N)은 화살표 P_K, P_M으로 지시된 바와 같이 진동 변위하며, 하우징(50)은 고정된 상태일 수 있다.

중공부(CL)는 출력 단부들(40b)로부터 토출된 기상 전구체들이 드리프트 또는 확산되어 서로 믹싱되거나 분산되는 공간을 제공하여 균질한 기상 전구체 또는 정규화된 분포를 갖는 기상 전구체의 흐름을 생성할 수 있다.

중공부(CL) 내에서 균질화되거나 정규화된 기상 전구체는 하우징(50)의 일부를 절개한 형태의 공통 슬릿(SL)을 통하여 챔버 내부로 기상 전구체가 토출된다. SPD 증착에서 완전히 기화되지 않은 액적이나 분산 균일도가 낮은 기상 전구체의 흐름은 응축되어 파티클 문제를 발생시킨다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면, 복수 개로 분리된 노즐 유로들(40N)을 통하여 가스 전구체의 흐름이 분할됨으로써 응축에 의한 파티클 문제가 억제될 수 있을 뿐만 아니라, 중공부(CL) 내에서의 가스 믹싱에 의해 파티클 문제가 더욱 해결될 수 있다.

하우징(50)의 일부를 절개한 것처럼 형성된 공통 슬릿(SL)은 각 노즐 유로(40N)의 출력 단부(40b)를 가로지르는 개구에 의해 제공된다. 공통 슬릿(SL)의 개구는 단일 개구이거나 서로 평행한 복수개의 슬릿형 개구들을 포함할 수 있다. 공통 슬릿(SL)의 폭(t)은 각 노즐 유로(40N)의 출력 단부(40a)의 내경(또는 최대 폭; W2)보다 작을 수 있다. 공통 슬릿(SL)의 폭(t)은 2 mm 내지 10 mm 의 범위 내이며, 바람직하게는, 2 mm 내지 5 mm의 범위 내이다. 공통 슬릿(SL)의 폭이 2 mm 미만인 경우에는 기상 전구체의 토출량의 저하되면서 하우징(50) 내부에서 파티클 또는 분진이 형성되며, 공통 슬릿(SL)의 폭(t)이 10 mm를 초과하면 기상 전구체 흐름의 균질화 또는 정규화 효과가 사라질 수 있다. 공통 슬릿(SL)의 면적은 각 전달 유로(40L)의 출력단의 단면적의 총합과 동일하거나 작을 수 있다.

공통 슬릿(SL)이 폭(t)이 각 노즐 유로(40)의 출력 단부(40b)의 내경(WN)보다 작기 때문에 어느 하나의 전달 유로를 통해 토출되는 기상 전구체가 인접하는 다른 전달 유로쪽으로 측방향 드리프트될 수 있고, 이에 의해 각 노즐 유로(40N)를 통해서 나오는 기상 전구체 흐름의 불균일성이 해소될 수 있다.

상기 공통 슬릿(SL)의 길이(R)는 30 cm 에서 3 m까지 확장될 수 있으며, 그에 따라 각 노즐 유로(40N)의 개수와 간격 및 내경, 그리고, 이에 따른 공통 슬릿(SL)의 폭(t)이 설계될 수 있다. 이와 같이 균일한 기상 전구체의 분사가 이루어질 수 있도록 공통 슬릿(SL)의 길이(R)가 확장될 수 있기 때문에 피처리체가 대면적 기판인 경우에도 균일한 성막이 달성될 수 있다.

도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 증착 장치(200)를 도시한다.

도 5를 참조하면, 박막 증착 장치(200)는 피처리체(PS)의 표면 상에 박막을 코팅하는 동안 피처리체(PS)의 이송이 가능한 컨베이어 벨트 또는 롤러 장치와 같은 이송 시스템(CB_1)을 포함한다. 이 경우, 반응 공간을 한정하는 챔버 월은 피처리체(PS)의 반입과 반출을 위하여 게이트를 갖는 후드 타입일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

일부 실시예에서는, 박막 증착 장치(200)에는 반응 공간 내에 반응 부산물과 반응 후의 잔류 기상 전구체를 제거하기 위한 포집기(CE)가 제공될 수도 있다. 포집기(4E)는 반응 공간 내에서 열적 및 유체역학적인 비평형 요인인 난류(vortice) 및/또는 역류(backflow)와 같은 바람직하지 못한 흐름을 억제하고 층류 제어를 함으로써 그에 따라 사점(dead spot)을 제거하여 대면적의 피처리체(PS)에 균일하고 파티클 형성의 위험이 없는 박막 형성을 달성할 수 있도록 한다.

노즐 유닛(NE)을 통해 토출되는 기상 전구체의 흐름의 방향은 피처리체(P)의 표면에 대하여 경사 배향 (θ )되도록 노즐 유닛(NE)이 배치될 수 있다. 일부 실시예에서는, 피처리체(PS)가 이송되는 경우, 박막이 형성되는 동안 피처리체(PS)는 화살표 E로 나타낸 바와 같이 토출된 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 동일한 방향으로 이송될 수 있다. 다른 실시예에서는, 피처리체(PS)가 고정된 경우, 상대적으로 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 반대 방향으로 노즐 유닛(NE)이 구동될 수도 있다. 피처리체(PS)에 박막 형성이 완료되면 피처리체(PS)는 반응 공간으로부터 반출되어 후속 공정을 위한 다른 이송 시스템(CB_2)으로 전달된다.

도 6a 및 도 6b는 노즐 유닛(NE)을 이용하여 다양한 실시예에 따라 증착된 박막(TH)의 두께 프로파일을 도시하는 사시도들이다.

도 6a 및 도 6b를 참조하면, 노즐 유닛(NE)을 이용하여 피처리체(PS), 예를 들면, 유리, 타일, 세라믹, 또는 금속 상에 박막(TH)이 형성된다. 박막(TH)은 예를 들면, 면상 발열체를 제조하기 위한 FTO 투명 도전막일 수 있다. 일 실시예에서, 분무 열 분해법의 경우, FTO 전구체 용액은 주석 전구체로서 SnCl₄·5H₂O, (C₄H₉)₂Sn(CH₃COO)₂, (CH₃)₂SnCl₂, 또는 (C₄H₉)₃SnH 와 같은 화합물이 비제한적 예로서 사용될 수 있다. 불소 전구체의 비제한적 예로서는, NH₄F, CF₃Br, CF₂Cl₂, CH₃CClF₂, CF₃COOH, 또는 CH₃CHF₂가 있다. 이들 전구체를 소정 중량비 F/Sn 를 갖도록 증류수 또는 알코올에 혼합하여 혼합 용액을 제조한 후, 이를 액적 생성실(도 1의 20 참조)에 장착하여 액적을 발생시킬 수 있다. 피처리체(PS)인 유리 기판의 온도를 400 ℃ 내지 600 ℃ 로 유지한 후 기상 전구체를 노즐 유닛(NE)을 통해 분사함으로써 그 상부에 FTO 박막(TH)을 형성할 수 있다.

대면적의 유리에 전면적으로 FTO 발열층을 형성하기 보다는 유리의 가장자리에만 발열층을 형성하는 것이 바람직한 경우가 있다. 예를 들면, 프레임에 삽입되는 유리의 가장자리쪽에서 주로 결로와 열손실이 생기기 때문에 유리의 가장자리쪽에만 발열층을 형성하는 것이 경제적으로 유리한 경우가 있을 수 있다. 도 5a의 박막은 대면적 유리의 가장자리쪽에만 발열층이 형성된 경우를 도시한다. 대면적 유리를 절단하여 개별 창호를 제조하는 경우에는 스트라이프 또는 격자 모양으로 FTO 발열층을 형성한 후, 추후 유리 기판을 절단하여 가장자리쪽에만 발열층이 형성된 제품을 제조할 수도 있을 것이다.

이와 같이, 피처리체의 표면에 임의의 패턴을 갖도록 박막을 갖도록 증착하는 경우, 기판(PS)을 화살표 E가 가리키는 방향으로 이송시키면서 노즐 유닛(NE)을 이용해 분사하거나 기판(PS)을 고정한 채로 노즐 유닛(NE)을 화살표 E의 반대 방향으로 구동시키면서 박막 코팅을 시도할 수 있다. 또한, 이러한 움직임은 상대적인 것이어서, 기판(PS)과 노즐 유닛(NE)을 모두 구동하여 박막 형성을 수행할 수도 있을 것이다. 또한, 기판(PS)과 노즐 유닛(NE)의 상대적인 변위는 화살표 E로 나타낸 방향과 평행한 것에 한정되는 것이 아니고, 기판 지지 수단(도 1의 CH 참조)가 X-Y 구동 스테이지인 경우 이에 수직한 방향으로도 일어날 수 있음을 이해할 수 있을 것이다. 다른 실시예에서는, 적합한 구동 시스템을 이용하여 노즐 유닛(NE)과 피처리체(PS)의 수직 이격 거리도 제어될 수 있을 것이다.

도 6a의 경우, 피처리체(PS)의 M 부분에 박막(TH)을 형성할 때는 노즐 유로들(40N)을 모두 개방하여 노즐 유로들(40N)을 진동 변위시키면서 기상 전구체를 공통 슬릿(SL)에 전면적으로 공급하여 박막(TH)을 증착한다. 이후 피처리체(PS)의 중간 영역인 N 부분에서는 피처리체(PS)의 가장자리에만 박막(TH)이 형성되며, 이 경우, 각 노즐 유로들(40N)에 부설되는 게이트 밸브 시스템을 통하여 노즐 유로들(40N) 중 양측 가장자리의 노즐 유로만 개방하고 중앙부의 노즐 유로들은 폐색한 상태에서 노즐 유로들(40N)을 진동 변위시키면서 가장자리의 노즐 유로에서 토출되는 기상 전구체를 공통 슬릿(SL)을 통해 분사하면 해당 패턴을 갖는 박막(TH)을 파티클 발생의 위험 없이 증착할 수 있다. 이 경우, 토출되는 기상 전구체의 흐름(K)이 공통 슬릿(SL)에 의해 퍼지는 효과가 있어 박막(TH)가 증착된 곳과 증착되지 않은 곳의 경계는 예리한 스텝을 갖지 않고, 두께의 구배를 갖게 된다. 피처리체(PS)의 O 부분에서 박막(TH)을 형성할 때는 다시 전달 유로들(40L)을 모두 개방하고 노즐 유로들(40N)을 진동 변위시키면서 기상 전구체를 공통 슬릿(SL)에 전면적으로 공급한다.

도 6b의 경우, 피처리체(PS)의 가장자리를 따라 스트라이프 형태로 박막(TH)이 증착된 경우이다. 이를 위해서는, 노즐 유로들(40N)의 어레이에서 중앙부의 하나 또는 그 이상의 전달 유로들은 폐색(Off)하고, 양측 가장자리 부근의 노즐 유로들에 대해서는 개방(On) 상태에서 분사되는 기상 전구체의 양을 조절하면 된다. 개방(On) 상태의 3 개의 노즐 유로들 중 내측 노즐 유로(40N3)의 기상 전구체의 토출량이 가장 크고, 그 다음 바깥쪽 전달 유로들(40N1, 40N2)의 기상 전구체의 토출량이 감소된다면, 도 5b에 도시된 바와 같은 두께 프로파일을 갖는 스트라이프 형태의 박막(TH)을 얻을 수 있다.

박막(TH)이 발열을 위한 도전막인 경우, 막의 두께가 두꺼울수록 저항이 감소되어, 동일 전류하에서는 두께가 서로 다른 박막층에서는 가장자리쪽에서의 발열 열량이 안쪽의 발열 열량에 비해 더 크다. 즉, 창틀과 같은 구조물에 의해 가장자리쪽이 더 열손실이 크기 때문에, 가장자리에서 더 큰 열량을 얻을 수 있게 한다면 발열창 응용시 에너지의 효율적 배분이 가능하다.

전술한 실시예에 따르면, 별도의 패터닝 공정 없이도 박막 형성 단계에서 패턴을 갖는 박막 제조가 가능하다. 따라서, 패터닝이 요구되지만 난식각성 재료로 된 박막의 경우, 본 발명의 실시예에 따른 박막 증착 장치를 이용은 바람직하다. 투명 도전막으로서 발열층의 유력한 후보 물질이지만, 난식각성을 갖는 불소가 도핑된 주석 산화물(FTO) 박막의 경우 박막 증착 장치에 의해 식각 공정없이 패터닝된 도전층을 얻을 수 있는 중대한 이점이 있다.

전술한 실시예에 따르면, 무화기와 진동 변위하는 노즐 유닛을 포함하는 간단한 장치를 이용하여 진공은 물론 대기 중에서도 실시 가능하고, 성막 속도가 느리거나 진공 배기 수단을 필요로 하는 스퍼터법이나 고가의 원료와 기화기를 필요로 하는 화학기상증착법에 비에 더 빠른 속도로 비교적 두꺼운 투명 발열층을 경제성 있게 형성할 수 있는 SPD에 의한 박막 증착이 가능하다.

이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (21)

1. 스프레이 열 분해법에 의해 반응 챔버 내에 재치된 피처리체의 일 표면 상에 박막을 형성하기 위해 기상 전구체를 분무하는 노즐을 포함하는 노즐 유닛으로서,
   상기 기상 전구체가 공급되는 입력 단부 및 상기 반응 챔버 내로 상기 기상 전구체를 토출하는 출력 단부를 각각 포함하는 복수의 노즐 유로들:
   내부로 상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 하나 이상이 경과하고, 상기 복수의 노즐 유로들의 외부 표면에 고정되는 일 단부 및 상기 복수의 노즐 유로들과 분리된 고정물에 지지되는 타 단부를 갖는 하나 이상의 벨로우즈; 및
   상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 어느 하나를 진동 변위시키기 위해 해당 복수의 노즐 유로에 결합되는 엑츄에이터를 포함하는 노즐 유닛.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 벨로우즈는 복수 개이며, 상기 복수의 노즐 유로들마다 각각 배치되는 노즐 유닛.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 해당 노즐 유로는 상기 해당 노즐 유로의 중심축에 수직하는 방향으로 진동 변위되는 노즐 유닛.
4. 제 1 항에 있어서,
   상기 진동 변위의 진폭은 5 mm 내지 100 mm의 범위 내이고, 주파수는 0.1 HZ 내지 30 HZ의 범위 내인 노즐 유닛.
5. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 노즐 유로들을 흐르는 내부 유체의 유량을 각 노즐 유로들마다 독립적으로 제어하기 위한 유량 제어 수단을 더 포함하는 노즐 유닛.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 노즐 유로들의 내경은 15 mm 내지 60 mm 의 범위 내인 노즐 유닛.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 노즐 유로들의 각 출력 단부가 일정한 유격을 가지면서 경과하는 개구를 가지며, 상기 벨로우즈의 상기 타 단부가 고정되는 일면을 갖고 반응 챔버에 결합되는 브라켓을 더 포함하는 노즐 유닛.
8. 제 1 항에 있어서,
   상기 복수의 노즐 유로들의 상기 출력 단부들이 노출되는 중공부를 한정하는 하우징 및 상기 출력 단부들에 대향하는 상기 하우징의 일측에 형성되고 상기 출력 단부들을 가로지르는 슬릿형 개구를 포함하는 공통 슬릿을 더 포함하는 노즐 유닛.
9. 제 8 항에 있어서,
   상기 슬릿형 개구의 면적은 상기 복수의 노즐 유로들의 각 출력 단부의 단면적의 총합보다 더 작은 노즐 유닛.
10. 제 8 항에 있어서,
    상기 슬릿형 개구의 폭은 2 mm 내지 10 mm 의 범위 내인 노즐 유닛.
11. 제 1 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐 유로들은 서로 평행 배열된 어레이 구조를 갖는 노즐 유닛.
12. 스프레이 열 분해법에 의해 반응 챔버 내에 재치된 피처리체의 일 표면 상에 박막을 형성하기 위한 박막 증착 장치로서,
    상기 피처리체를 재치하는 지지 수단; 및
    상기 피처리체의 일 표면 상에 기상 전구체를 분무하기 위한 노즐 유닛을 포함하며,
    상기 확산 노즐은,
    액적 생성실에 연결된 입력 단부 및 상기 반응 챔버 내로 상기 기상 전구체를 토출하는 출력 단부를 각각 포함하는 복수의 노즐 유로들:
    내부로 상기 복수의 노즐 유로들의 일부가 경과하고, 상기 복수의 노즐 유로들의 외부 표면에 고정되는 일 단부 및 상기 복수의 노즐 유로들과 분리된 고정물에 지지되는 타 단부를 갖는 하나 이상의 벨로우즈; 및
    상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 어느 하나를 진동 변위시키기 위해 해당 복수의 노즐 유로에 결합되는 엑츄에이터를 포함하는 박막 증착 장치.
13. 제 12 항에 있어서,
    상기 벨로우즈는 복수 개이며, 상기 복수의 노즐 유로들마다 각각 배치되는 박막 증착 장치.
14. 제 12 항에 있어서,
    상기 해당 노즐 유로는 상기 해당 노즐 유로의 중심축에 수직하는 방향으로 진동 변위되는 박막 증착 장치.
15. 제 12 항에 있어서,
    상기 진동 변위의 진폭은 5 mm 내지 100 mm의 범위 내이고, 주파수는 0.1 HZ 내지 30 HZ의 범위 내인 박막 증착 장치.
16. 제 12 항에 있어서,
    상기 슬릿형 개구의 면적은 상기 복수의 노즐 유로들의 각 출력 단부의 단면적의 총합보다 더 작은 박막 증착 장치.
17. 제 12 항에 있어서,
    상기 복수의 노즐 유로들의 각 출력 단부를 통해 토출되는 기상 전구체의 흐름의 방향은 상기 피처리체의 표면에 대해 경사 배향되는 박막 증착 장치.
18. 제 12 항에 있어서,
    상기 박막을 형성하는 동안, 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 동일한 방향으로 상기 피처리체가 이송되거나, 상기 노즐 유닛이 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 반대 방향으로 구동되는 박막 증착 장치.
19. 스프레이 열 분해법에 의해 반응 챔버 내에 재치된 피처리체의 일 표면 상에 불소 함유 주석 산화물을 포함하는 발열층을 형성하는 박막 형성 방법으로서,
    각각 액적 생성실에 연결된 입력 단부 및 상기 반응 챔버 측의 출력 단부를 가지고, 온도 및 유량 중 적어도 어느 하나에 대하여 독립적으로 제어가 가능한 복수의 노즐 유로들을 통하여 제어된 상기 주석 산화물의 기상 전구체 흐름을 제공하는 단계; 및
    상기 기상 전구체의 흐름을 제공하는 동안, 상기 복수의 노즐 유로들 중 적어도 어느 하나를 진동 변위시키는 단계를 포함하는 박막 형성 방법.
20. 제 19 항에 있어서,
    상기 해당 노즐 유로는 해당 노즐 유로의 중심축에 수직하는 방향으로 진동 변위되는 박막 형성 방법.
21. 제 12 항에 있어서,
    상기 진동 변위의 진폭은 5 mm 내지 100 mm의 범위 내이고, 주파수는 0.1 HZ 내지 30 HZ의 범위 내인 박막 형성 방법.

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