WO2017026869A1 - 이중 노즐을 갖는 분무 열분해 장치 - Google Patents

이중 노즐을 갖는 분무 열분해 장치 Download PDF

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WO2017026869A1
WO2017026869A1 PCT/KR2016/008966 KR2016008966W WO2017026869A1 WO 2017026869 A1 WO2017026869 A1 WO 2017026869A1 KR 2016008966 W KR2016008966 W KR 2016008966W WO 2017026869 A1 WO2017026869 A1 WO 2017026869A1
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WO
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precursor stream
substrate
precursor
deposition
nozzle
Prior art date
Application number
PCT/KR2016/008966
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English (en)
French (fr)
Inventor
류도형
김동제
박성환
김보민
하정민
Original Assignee
(주)솔라세라믹
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B5/00—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form
    • H01B5/14—Non-insulated conductors or conductive bodies characterised by their form comprising conductive layers or films on insulating-supports
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01B—CABLES; CONDUCTORS; INSULATORS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR CONDUCTIVE, INSULATING OR DIELECTRIC PROPERTIES
    • H01B13/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing conductors or cables

Definitions

  • the present invention relates to a thin film forming apparatus, and more particularly, to a spray pyrolysis apparatus having a double nozzle.
  • a substrate having a transparent conductive film formed on a transparent substrate such as a glass substrate as an insulator is widely used.
  • a transparent conductive film a conductive metal oxide such as indium tin oxide (ITO), tin oxide, or fluorine-doped tin oxide (FTO) is typical.
  • ITO indium tin oxide
  • FTO fluorine-doped tin oxide
  • transparent conductive films containing ITO as a main component have been widely applied to display devices for personal computers, televisions, and digital signage.
  • a transparent conductive film for resistance heating by direct electric energy instead of the conventional fossil fuel.
  • a transparent conductive film in place of the fossil fuel used in conventional heating / dehumidification / heat treatment (processing).
  • a transparent conductive film is used as a heating source for a plastic house, a livestock raising facility, or a food processing facility, or is used as a heat generating resistor for preventing condensation or freezing on window glass of a building, a car, or an aircraft.
  • the transparent conductive film is generally formed by a vapor deposition method such as chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD) or organic vapor deposition (OVPD or condensation coating).
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • OVPD organic vapor deposition
  • CVD chemical vapor deposition
  • ALD atomic layer deposition
  • OVPD organic vapor deposition
  • the technical problem to be solved by the present invention is to improve the economics of the thin film forming process, easy control of the thin film structure in a single thin film forming process and a composite structure including two or more structures in the thin film manufactured by one thin film It is to provide an in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus that can be implemented within the forming process.
  • Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a method for forming an in-line spray pyrolysis thin film having the aforementioned advantages.
  • An inline spray pyrolysis thin film forming apparatus for solving the above problems is a support device for supporting and transporting a substrate, providing a first precursor stream in a reverse direction with respect to the transport direction of the substrate, the first deposition region A first nozzle portion defining a first nozzle portion, and disposed behind the first nozzle portion based on a transfer direction of the substrate, and defining a second deposition region by providing a second precursor stream in a forward direction with respect to the transfer direction of the substrate; A deposition transition region may be included between the second nozzle unit and the first deposition region and the second deposition region.
  • the support device may comprise a heater for heating the substrate.
  • the deposition transition region may not be provided with the first precursor stream and the second precursor stream.
  • reaction conditions for forming a uniform fine pattern on the substrate may be formed.
  • the substrate may be annealed, stress released to prevent cracking, or nucleation or crystallization of the resulting nucleus may be grown.
  • the display device may further include a first exhaust part disposed in front of the first nozzle part based on the transfer direction of the substrate, and a second exhaust part disposed behind the second nozzle part based on the transfer direction of the substrate. can do.
  • first precursor stream and the second precursor stream may comprise the same precursor. In another embodiment, the first precursor stream and the second precursor stream may comprise different precursors.
  • the spray angle of the first precursor stream and the second precursor stream may be adjusted. In one embodiment, the spray angle of the first precursor stream and the second precursor stream may be symmetrically adjusted with respect to the vertical direction of the substrate.
  • a precursor solution in which stannic chloride (SnCl 4 ⁇ 5H 2 0), ammonium fluoride (NH 4 F), and a solvent are mixed is supplied through the first nozzle portion and the second nozzle portion, thereby providing fluorine.
  • a fluorine doped tin oxide may be formed.
  • the temperature of the deposition transition zone may be higher than 200 °C and less than 600 °C.
  • Inline spray pyrolysis thin film forming method for solving the other problems can provide a substrate on a support device capable of transporting the substrate. While the substrate is being transferred, it may undergo a first deposition step of providing a first precursor stream in a direction opposite to the direction of transport of the substrate. After the first deposition step, the film deposition transition step of forming a reaction condition for forming a fine pattern from the first deposit formed in the first deposition step may be performed. After the deposition transition step, while the substrate is being transferred, it may be subjected to a second deposition step of providing a second precursor stream in a forward direction relative to the transport direction of the substrate.
  • the first precursor stream and the second precursor stream may be provided by nozzle portions having at least one nozzle.
  • the support device may comprise a heater for heating the substrate.
  • the deposition transition step may not be provided with a precursor stream for a predetermined time.
  • the substrate in the deposition transfer step, the substrate may be annealed, the stress is released to prevent cracking, or the crystallization of the generated nucleus may be grown.
  • it may be subjected to a first evacuation step of evacuating byproducts generated in the first deposition step.
  • the second exhaust stage may be further subjected to exhaust of the by-product generated in the second deposition stage.
  • first precursor stream and the second precursor stream may comprise the same precursor. In another embodiment, the first precursor stream and the second precursor stream may comprise different precursors.
  • the injection angle of the first precursor stream and the second precursor stream may be adjusted by the nozzle portions.
  • the spray angles of the first precursor stream and the second precursor stream may be symmetrically adjusted with respect to the vertical direction of the substrate.
  • the first precursor stream or the second precursor stream may comprise stannic chloride (SnCl 4 ⁇ 5H 2 0), ammonium fluoride (NH 4 F) and a solvent.
  • the film transfer step may be performed at a temperature higher than 200 °C and less than 600 °C.
  • the substrate may further undergo surface treatment.
  • the step of quenching and cooling the substrate may be further subjected to.
  • an inline spray pyrolysis thin film forming apparatus provides a first nozzle portion for providing a first precursor stream in a reverse direction with respect to a transport direction of a substrate, and a second precursor stream in a forward direction with respect to a transport direction of the substrate.
  • a second nozzle portion is installed, and a deposition transition region in which the precursor stream is not provided is defined between the first nozzle portion and the second nozzle portion, and the thin film structure is controlled by the combination of the reverse and forward streams.
  • the deposition transition region can ensure uniformity of thin film formation or promote the growth of nuclei or grains, and by forming any intermediate thin film structure before the deposition by the second precursor stream, two or more structures are laminated. To form a thin film.
  • the substrate may release the stress of the deposition deposited from the first nozzle part, thereby preventing or reducing the crack of the thin film, which is the final product.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a method for forming an in-line spray pyrolysis thin film according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2a is a cross-sectional view showing an inline spray pyrolysis thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a perspective view of the nozzle portions of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus of FIG. 2A.
  • Figure 3a is a cross-sectional view showing an inline spray pyrolysis thin film forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 3B is a perspective view of nozzle portions of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus of FIG. 3A.
  • Figure 4a is a cross-sectional view showing an inline spray pyrolysis thin film forming apparatus according to another embodiment of the present invention.
  • FIG. 4B is a perspective view of nozzle portions of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus of FIG. 4A.
  • FIG. 1 is a flow chart showing a method for forming an in-line spray pyrolysis thin film according to an embodiment of the present invention.
  • 2A is a cross-sectional view illustrating an inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 according to an exemplary embodiment of the present invention.
  • FIG. 2B is a perspective view of the nozzle units according to the exemplary embodiment of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 of FIG. 2A.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 according to the embodiment of the present invention may be used in the method for forming an inline spray pyrolysis thin film according to the embodiment of the present invention of FIG. 1.
  • At least one substrate SUB1 to SUB5 may be provided to the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 (S10). At least one substrate SUB1 to SUB5 may be provided to the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 at a predetermined distance or at a time interval.
  • the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may form a thin film on one surface of the substrates SUB1 to SUB5.
  • the substrates SUB1 to SUB5 are substrates such as glass, ceramics, semiconductors, or metals, which are exemplary and the present invention is not limited thereto.
  • the surface of the substrate may be smooth or include an uneven pattern such as embossing.
  • the substrate may be one surface of a low-e glass or a heating glass for forming a planar heating element, and may be a substrate generally requiring a large area thin film.
  • the substrates SUB1 to SUB5 are transferred in one direction A to be processed step by step SUB1, SUB2, SUB3, SUB3, It can be provided as the object SUB4 and the object SUB5.
  • the shapes of these workpieces may be the same or different. 2 illustrates a glass substrate in which the workpieces have the same shape.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may include a support device CB installed in the reaction chamber CH, a first nozzle unit 300A_1, and a second nozzle unit 300A_2.
  • FIG. 2A illustrates a dual nozzle structure composed of the first nozzle portion 300A_1 and the second nozzle portion 300A_2
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may have three or more nozzle portions.
  • Reference numerals 100, 200, 400, and 500 illustrate a pretreatment unit, a first exhaust unit, a second exhaust unit, and a post-treatment unit, respectively, and the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 of the present invention further includes at least one or more of them. It may include.
  • the reaction space of the reaction chamber CH is defined by the chamber wall, which has a suitable structure for insulation, sealing or isolation from the outside.
  • the chamber wall may be a hood.
  • the hood maintains an atmospheric pressure condition in the reaction space while preventing heat from leaking from the inside of the reaction space to the outside and film droplets from being leaked to the outside during film formation.
  • the chamber wall or hood can be made of aluminum, stainless steel, copper or refractory metals and materials or made of a coated metal material. For example, an anodized or ceramic coated material may be used on the surface of the metal material.
  • the chamber wall or hood may be fabricated in whole or in part from an electrically insulating material such as quartz, ceramic.
  • the structure of the reaction chamber CH may have a structure suitable for coating the substrate, for example, a circular structure or a square structure and any other structure.
  • the reaction chamber may be provided with a suitable heater such as an induction heating coil, a resistance wire, or a halogen lamp, to provide a reaction space in which the droplets are dried and pyrolyzed.
  • the reaction chamber CH may include the pretreatment area PA, the exhaust area EA1, the first deposition area DA1, the film formation transition area TA1, the second deposition area DA2, and the exhaust gas in the process step. It may be defined as an area EA2 and a post-processing area CA.
  • the support device CB of the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 includes a conveying system such as a conveyor belt or roller device capable of conveying the substrate while coating the thin film on the surface. In one embodiment, the support device CB supports the substrate and transports it in one direction A, thereby preprocessing the substrate PA, the exhaust region EA1, and the first deposition region DA1 in the process step. The film may be transferred to the deposition transition area TA1, the second deposition area DA2, the exhaust area EA2, and the aftertreatment area CA.
  • a portion of the support device CB of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may further include a heater for heating the substrate.
  • the support device CB including the heater may not only heat the substrate but also simultaneously support the substrate.
  • the heater may be adjusted to maintain the same temperature or to have a different temperature in each of the above-mentioned regions.
  • the pretreatment unit 100 of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may define a pretreatment area PA in which the substrate providing step S10 is performed.
  • the pretreatment unit 100 may heat or modify the surface of the object SUB1.
  • the pretreatment unit 100 may include a separate heater for heating the surface of the object SUB1.
  • the heater may be a halogen lamp, induction heating or hot wire, which is exemplary and not limited thereto.
  • the pretreatment unit 100 may include a plasma surface treatment apparatus for changing a substrate surface into an active state and simultaneously injecting a reactive gas to form new functional functional groups using ion energy on the substrate surface. Thereafter, the object SUB1 to be processed may be transferred in one direction A for movement to the next exhaust area EA1 or the first deposition area DA1.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may be provided with a shutter or air curtain separately for sealing and opening and closing between the reaction chamber.
  • a shutter or an air curtain may be installed between the preprocessor 100 and the first exhaust unit 200.
  • a first exhaust unit 200 may be installed at a rear end of the pretreatment unit 100.
  • the first exhaust unit 200 of the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may define an exhaust region EA1 in which the first exhaust stage S25 is performed.
  • the first exhaust unit 200 may be disposed in front of the first nozzle unit 300A_1 based on the transport direction A of the substrate.
  • the first exhaust part 200 may perform the substrate providing step S10.
  • by-products such as reactant gas, carrier gas or unreacted (or unreacted gas) used or formed in the first deposition step S20 may be discharged (S25).
  • air or contaminants in the exhaust area EA1 may be first discharged through the first exhaust part 200.
  • the object SUB2 transferred in one direction A may be a first deposition step S20 in the first deposition area DA1 defined by the first nozzle part 300A_1.
  • the first nozzle unit 300A_1 sprays the first precursor stream PS1 on the object SUB2.
  • the first nozzle unit 300A_1 may be coupled to at least one or more supply pipes PI1 for receiving the first precursor from the first raw material supply unit PP1 that generates and supplies the first precursor.
  • the first nozzle unit 300A_1 for providing the first precursor stream PS1 includes a mixing unit for uniform mixing of the first precursor and carrier gas delivered from the first raw material supply unit PP1. It may include an injection hole or slit SL1 for injecting the uniformly mixed first precursor gas.
  • the first nozzle unit 300A_1 and the second nozzle unit 300A_2 to be described later have a common mixing unit MP to share the mixing unit.
  • the first nozzle unit 300A_1 may provide the first precursor stream PS1 in a reverse direction with respect to the conveying direction A of the object SUB2.
  • the injection hole or slit SL1 of the first nozzle unit 300A_1 may be installed in a reverse direction with respect to the conveying direction A of the object SUB2.
  • the second nozzle unit 300A_2 may include a second raw material supply unit PP2 and at least one or more supply pipes PI2 that generate and supply a second precursor.
  • the second precursor may include the same or different materials as the first precursor.
  • the second nozzle part 300A_2 is for providing the second precursor stream PS2, and the second nozzle part 300A_2 is for uniform mixing of the carrier gas and the second precursor delivered from the second raw material supply part PP2. It may include an injection hole or slit SL2 for injecting the second precursor gas uniformly mixed with the mixing unit.
  • the second nozzle unit 300A_2 may be used in the second deposition step S40. This will be described later in detail separately.
  • the first precursor stream SP1 provided from the first nozzle part 300A_1 is provided to the object SUB2 to which the object SUB1 is transferred in one direction A, thereby forming an image on the object SUB2.
  • the first layer may be deposited at step S20.
  • the first deposition area DA1 of the reaction chamber CH may be defined to provide the first precursor stream PS1 to the object SUB2.
  • the temperature of the first deposition area DA1 may be higher than 200 ° C. and lower than 400 ° C.
  • the first precursor stream PS1 may comprise droplets, aerosols, or intermediate products derived from the first precursor or the first precursor remaining after the solvent is vaporized or dissolved in the first volume in a small volume of solvent. Can be.
  • the first precursor stream PS1 may be for forming fluorine-containing tin oxide (FTO).
  • the first precursor is tin tin (SnCl 4 ⁇ 5H 2 O), (C 4 H 9 ) 2 Sn (CH 3 COO) 2 , (CH 3 ) SnCl 3 , (CH 3 Compounds such as) 2 SnCl 2 , (CH 3 ) 3 SnCl 1 or (C 4 H 9 ) 3 SnH may be used and other precursors may be used, for example, ((C 4 H 9 ) 3 SnCl, (C 4 H 9 ) 2 SnCl 2 , or (C 4 H 9 ) SnCl 3 ) may be used.
  • the first precursor may comprise another tin containing compound as a precursor of tin.
  • the first precursor may be a fluorine-containing compound such as ammonium fluoride (NH 4 F), CF 3 Br, CF 2 Cl 2 , CH 3 CClF 2 , CF 3 COOH, or CH 3 CHF 2 as the fluorine precursor.
  • the solvent may include distilled water or alcohol, the present invention is not limited thereto.
  • the first raw material supply PP1 may be provided with a starting solution comprising a suitable starting compound and an energy source (not shown) for forming droplets from the surface or interface of the starting solution.
  • the energy source may be a device for applying mechanical energy, such as an ultrasonic vibrator having a predetermined frequency, such as 1.65 MHz, or may be a thermal evaporation device.
  • the at least one supply pipe PI1 may be a flow path that transfers from the first raw material supply part PP1 to the first deposition area DA1 of the reaction chamber CH.
  • the first precursor provided from the first raw material supply PP1 may be delivered through at least one or more supply pipes PI1 to provide the first precursor stream SP1 from the slit SL1.
  • the thin film formation should be performed while moving the first nozzle part 300A_1 evenly on the surface of the object in order to coat a large area on the object.
  • the residence time of the nozzle of the single feed pipe is increased so that the thickness of the coated thin film is more than the thickness of the thin film formed in the region where the single feed pipe simply passes.
  • a continuous, dust-free continuous pattern can be implemented.
  • the at least one feed pipes PI1 may each be formed of a metal conduit or quartz conduit, such as stainless steel, with suitable heat resistance to enable external heating.
  • the inner surface of the at least one feed pipe PI1 may be coated with a Teflon material or a water repellent coating for preventing adsorption to improve chemical resistance and corrosion resistance.
  • the heating of the supply pipes PI1 may be performed through resistance heating or radiation heating such as a halogen lamp that surrounds the resistance wire outside the conduit.
  • the supply pipes PI1 may be installed in a separate housing for isolation from the outside.
  • At least one of the supply pipes PI1 may have a suitable temperature control system for individually adjusting the temperature of the internal first precursor stream SP1 for each supply pipe.
  • a resistance heating method may be advantageous in which a resistance wire is wrapped around the outside of each supply pipe, and the amount of power supplied may be individually adjusted for each of the flow paths.
  • individual adjustments do not preclude maintaining the temperature of each supply pipes the same, and the droplets or the vapor phase precursors or intermediates derived therefrom passing through the at least one supply pipes by equalizing the temperature of each supply pipes. It is also a significant advantage of the present invention to form a uniform thin film on the large-area workpiece SUB2 by making the properties of the products uniform.
  • the at least one supply pipe PI1 may individually set the flow rate of the first precursor stream SP1 flowing therein.
  • the internal cross section of the feed pipes can be designed differently for each feed pipe.
  • the droplet flow rate in a feed pipe with a small internal cross section is greater than the droplet flow rate in a feed pipe with a large internal cross section.
  • a gate valve is installed in each of the supply pipes so that even if the internal cross-sections of the at least one or more supply pipes are the same, the droplets delivered to the respective supply pipes can be turned on or off or the flow rate can be independently controlled. You can also control the flow rate.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may further include a first carrier gas supply unit coupled to the first raw material supply unit PP1 of the first nozzle unit 300A_1.
  • the first carrier gas supply unit may have a mass flow controller (MFC) for controlling a supply flow rate of the carrier gas and a suitable valve system, and the carrier gas supplied from the first carrier gas supply unit may include a first nozzle unit ( It is delivered to the first deposition area DA1 of the reaction chamber CH via 300A_1, and the carrier gas serves to push the first precursor into the reaction chamber CH and at least one supply pipe (
  • the first precursor stream SP1 is adsorbed on the inner wall of the PI1 or the inner wall of the slit SL1 to prevent dust or contamination.
  • the carrier gas may be a reactive gas such as oxygen, ozone, hydrogen or ammonia or an inert gas such as helium or argon or a mixture thereof, but the present invention is not limited thereto.
  • the carrier gas may be air.
  • the slit SL1 may have an opening that crosses the output ends of the supply pipes PI1 of the first supply part PP1.
  • the slit may be a single opening or may comprise a plurality of slit-shaped openings.
  • the first precursor stream SP1 provided in the first raw material supply PP1 and moved to the at least one or more supply pipes PI1 may be provided to the object SUB2 through the slit SL1.
  • the slit SL1 of the first nozzle unit 300A_1 may have a first injection angle ⁇ 1 based on the vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the first precursor stream SP1 provided from the slit SL1 of the first nozzle unit 300A_1 may be sprayed in the reverse direction of the transport direction A of the object SUB2.
  • the first injection angle ⁇ 1 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB2.
  • the slit SL1 of the first nozzle unit 300A_1 may have a first injection angle ⁇ 1 based on the vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the mixed stream in which the first precursor stream SP1 provided by the first raw material supply part PP1 and the second precursor stream SP2 provided by the second raw material supply part PP2 is mixed may be injected from the slit SL1.
  • the mixed stream may be provided in the reverse direction of the conveying direction A of the object SUB2.
  • the first injection angle ⁇ 1 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB2.
  • the film forming transition step of forming the reaction conditions may be performed (S30).
  • the object SUB2 to which the first precursor stream SP1 is sprayed and deposited is transferred in one direction A to define the film formation transition area TA1 in which the film formation transition step S30 of the object SUB3 is performed.
  • the deposition transition area TA1 may be defined as an area between the first deposition area DA1 and the second deposition area DA2.
  • the temperature of the deposition transition region TA1 may be higher than 200 ° C. and lower than 600 ° C.
  • the deposition transition area TA1 may be defined as a space between the first nozzle part 300A_1 and the second nozzle part 300A_2 of the reaction chamber CH.
  • the object SUB2 may be transferred in one direction A to transfer the object SUB3 to the film formation transition area TA1.
  • the first precursor stream SP1 and the second precursor stream SP2 may not be provided to the object SUB3 of the film formation transition region TA1.
  • aging or annealing may be performed on the object SUB3 of the film formation transition region TA1 to which the first precursor stream SP1 or the second precursor stream SP2 is not provided.
  • the aging or annealing may stabilize the reaction of the deposition deposited on the object SUB3, or may crystallize or grow the first layer formed in the first deposition region, for example, the generated nucleus or grow crystal grains in the thin film. have.
  • the target object SUB3 of the film formation transition region TA1 may release stress accumulated in the thin film deposited by the first nozzle unit 300A_1 to prevent cracking of the thin film, which is the final product.
  • the substrate passes through the deposition transition region TA1 defined between the first nozzle portion 300A_1 and the second nozzle portion 300A_2 to selectively transfer the properties of the thin film to form a uniform fine pattern on the substrate.
  • the reaction conditions can be formed.
  • the object SUB4 transferred in one direction A undergoes the second deposition step S40 in the second deposition area DA2 defined by the second nozzle portion 300A_2.
  • the second nozzle unit 300A_2 may be disposed behind the first nozzle unit 300A_1.
  • the second nozzle unit 300A_2 sprays the second precursor stream PS2 onto the object SUB4.
  • the second nozzle unit 300A_2 may be coupled to at least one or more supply pipes PI2 for receiving the second precursor from the second raw material supply unit PP2 that generates and supplies a second precursor.
  • the second nozzle portion 300A_2 for providing the second precursor stream PS2 comprises a mixing portion for uniform mixing of the second precursor and carrier gas delivered from the second raw material feed portion PP2. It may include an injection hole or a slit SL2 for injecting a uniformly mixed second precursor gas.
  • the first nozzle part 300A_1 and the second nozzle part 300A_2 have a common mixing part MP so as to share the mixing part.
  • the second nozzle unit 300A_2 may provide the second precursor stream PS2 in the forward direction with respect to the transport direction A of the object SUB4.
  • the injection hole or slit SL2 of the second nozzle unit 300A_2 may be installed in the forward direction with respect to the conveying direction A of the object SUB4.
  • the second precursor stream SP2 provided from the second nozzle part 300A_2 is provided to the object SUB4 to which the object SUB3 is conveyed in one direction A, so that the object SUB4 is provided on the object SUB4.
  • the second layer may be deposited at step S40.
  • the second deposition area DA2 of the reaction chamber CH may be defined to provide the second precursor stream PS2 to the object SUB4.
  • the temperature of the second deposition area DA2 may be higher than 200 ° C and below 400 ° C.
  • the second precursor stream (PS2) may comprise droplets, aerosols, or a second precursor or intermediate product derived from the second precursor in which the second precursor is dissolved or dispersed in a small volume of solvent, or the solvent remains after being vaporized. Can be.
  • the second precursor stream PS2 may be for forming fluorine-containing tin oxide (FTO).
  • the second precursor is tin tin (SnCl 4 ⁇ 5H 2 O), (C 4 H 9 ) 2 Sn (CH 3 COO) 2 , (CH 3 ) SnCl 3 , (CH 3 Compounds such as) 2 SnCl 2 , (CH 3 ) 3 SnCl 1 or (C 4 H 9 ) 3 SnH may be used and other precursors may be used, for example, ((C 4 H 9 ) 3 SnCl, (C 4 H 9 ) 2 SnCl 2 , or (C 4 H 9 ) SnCl 3 ) may be used.
  • the second precursor may comprise another tin containing compound as a precursor of tin.
  • the second precursor may be a fluorine-containing compound such as ammonium fluoride (NH 4 F), CF 3 Br, CF 2 Cl 2 , CH 3 CClF 2 , CF 3 COOH, or CH 3 CHF 2 as the fluorine precursor.
  • the solvent may include distilled water or alcohol, the present invention is not limited thereto.
  • the second raw material feeder PP2 may be provided with a starting solution comprising a suitable starting compound and an energy source (not shown) for forming droplets from the surface or interface of the starting solution.
  • the energy source may be a device for applying mechanical energy, such as an ultrasonic vibrator having a predetermined frequency, such as 1.65 MHz, or may be a thermal evaporation device.
  • the at least one supply pipe PI2 may be a flow path that transfers from the second raw material supply part PP2 to the second deposition area DA2 of the reaction chamber CH.
  • the second precursor provided from the second raw material supply PP2 may be delivered through at least one or more supply pipes PI2 to provide a second precursor stream SP2 from the slit SL2.
  • the second nozzle unit 300A_2 includes a single supply pipe
  • thin film formation should be performed while moving the second nozzle unit 300A_2 evenly on the surface of the target object for thin film coating on a large-area workpiece.
  • the residence time of the nozzle of the single feed pipe is increased so that the thickness of the coated thin film is more than the thickness of the thin film formed in the region where the single feed pipe simply passes. Can be large.
  • a step is formed by forming a uniform thin film on a large-area workpiece or by a flow of a normalized second precursor stream PS2.
  • a continuous, dust-free continuous pattern can be implemented.
  • the at least one supply pipes PI2 may each be formed of a metal conduit or quartz conduit, such as stainless steel, with suitable heat resistance to enable external heating.
  • the inner surface of the at least one feed pipes PI2 may be coated with a Teflon material or a water repellent coating to prevent adsorption to improve chemical and corrosion resistance.
  • the heating of the supply pipes PI2 may be performed by resistance heating formed by enclosing the resistance wire outside the conduit or by radiative heating such as a halogen lamp.
  • the supply pipes PI2 may be installed in a separate housing for isolation from the outside.
  • At least one of the supply pipes PI2 may have a suitable temperature control system for individually adjusting the temperature of the internal second precursor stream SP2 for each supply pipe.
  • a resistance heating method may be advantageous in which a resistance wire is wrapped around the outside of each supply pipe, and the amount of power supplied may be individually adjusted for each of the flow paths.
  • individual adjustments do not preclude maintaining the temperature of each supply pipes the same, and the droplets or the vapor phase precursors or intermediates derived therefrom passing through the at least one supply pipes by equalizing the temperature of each supply pipes. It is also a significant advantage of the present invention to form a uniform thin film on a large-area workpiece SUB4 by making the properties of the products uniform.
  • the at least one feed pipes PI2 may individually set the flow rate of the second precursor stream SP2 flowing therein.
  • the internal cross section of the feed pipes can be designed differently for each feed pipe.
  • the droplet flow rate in a feed pipe with a small internal cross section is greater than the droplet flow rate in a feed pipe with a large internal cross section.
  • a gate valve is installed in each of the supply pipes so that even if the internal cross-sections of the at least one or more supply pipes are the same, the droplets delivered to the respective supply pipes can be turned on or off or the flow rate can be independently controlled. You can also control the flow rate.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may further include a second carrier gas supply unit coupled to the second raw material supply unit PP2 of the second nozzle unit 300A_2.
  • the second carrier gas supply unit may have a mass flow controller (MFC) and a suitable valve system for controlling a supply flow rate of the carrier gas
  • the carrier gas supplied from the second carrier gas supply unit may include a second nozzle unit ( It is delivered to the second deposition area DA2 of the reaction chamber CH via 300A_2, and the carrier gas serves to push the second precursor to the reaction chamber CH, and at least one supply pipe (
  • the second precursor stream SP2 is adsorbed on the inner wall of the PI2 or the inner wall of the slit SL2 to prevent dust or contamination.
  • the carrier gas may be a reactive gas such as oxygen, ozone, hydrogen or ammonia or an inert gas such as helium or argon or a mixture thereof, but the present invention is not limited thereto.
  • the carrier gas may be air.
  • the slit SL2 may have an opening crossing the output ends of the supply pipes PI2 of the second supply part PP2.
  • the slit may be a single opening or may comprise a plurality of slit-shaped openings.
  • the second precursor stream SP2 provided in the second raw material supply PP2 and moved to the at least one or more supply pipes PI2 may be provided to the object SUB4 through the slit SL2.
  • the slit SL2 of the second nozzle unit 300A_2 may have a second injection angle ⁇ 2 based on the vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the second precursor stream SP2 provided from the slit SL2 of the second nozzle unit 300A_2 may be sprayed in the forward direction of the transport direction A of the object SUB4.
  • the second injection angle ⁇ 2 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB4.
  • the slit SL1 of the second nozzle unit 300A_2 may have a second injection angle ⁇ 2 based on the vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the mixed stream in which the first precursor stream SP1 provided from the first raw material supply part PP1 and the second precursor stream SP2 provided from the second raw material supply part PP2 is mixed may be injected from the slit SL2.
  • the mixed stream may be provided in the forward direction of the conveying direction A of the object SUB4.
  • the second injection angle ⁇ 2 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB4.
  • the first precursor stream SP1 and the second precursor stream SP2 may comprise the same material. Therefore, the first precursor stream SP1 provided from the first nozzle unit 300A_1 and the second precursor stream SP2 provided from the second nozzle unit 300A_2 include precursors having the same properties, thereby making it possible to perform one in-line process. A second layer formed from the first and second precursor streams SP2 formed from the first precursor stream SP1 on the substrate and having the same properties as the first layer and having different physical properties such as thickness and shape of the pattern A layer can be coated over the first layer.
  • first precursor stream SP1 and the second precursor stream SP2 may comprise different precursors. Accordingly, the first precursor stream SP1 provided from the first nozzle unit 300A_1 and the second precursor stream SP2 provided from the second nozzle unit 300A_2 have different properties, thereby allowing the first precursor stream SP1 to be formed on the substrate.
  • a first layer formed from SP1) may be coated and a second layer formed from the second precursor stream SP2 may be coated over the first layer to form a double thin film structure on the substrate.
  • the first spray angle ⁇ 1 and the second spray angle ⁇ 2 may be symmetrically adjusted with respect to the vertical direction of the substrate.
  • the width of the film formation transition area TA1 may be proportional to the sum of the first and second spray angles ⁇ 2 based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB3. have.
  • the object SUB4 may be transferred in one direction A for movement to the next exhaust area EA2 or the post-treatment area CA.
  • the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may be provided with a shutter or air curtain separately for sealing and opening and closing between the reaction chamber (CH).
  • a shutter or an air curtain may be installed between the second nozzle unit 300A_2 and the second exhaust unit 400.
  • a shutter or an air curtain may be installed between the second exhaust unit 400 and the aftertreatment unit 500.
  • a second exhaust unit 400 may be installed at a rear end of the second nozzle unit 300A_2.
  • the second exhaust unit 400 of the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may define an exhaust region EA2 in which the second exhaust stage S45 is performed.
  • the second exhaust unit 400 may be disposed in front of the post-processing unit 500 based on the transport direction A of the substrate.
  • the second exhaust unit 200 may perform the film deposition transition step S30 or the second deposition step S40.
  • By-products such as reactant gas, carrier gas, or unreacted (or unreacted gas) used or formed in may be emitted (S45).
  • the deposition transition region (I) may be used for uniform thin film deposition of the substrate. Air or contaminants in the TA1) or the second deposition area DA2 may be first discharged through the second exhaust part 400.
  • the object SUB5 to undergo the second evacuation step S45 may be transported in one direction A to move to the post-treatment area CA.
  • the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may be provided with a post-processing unit 500 at a rear end of the second exhaust unit 400.
  • the post-processing unit 500 of the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may define a post-treatment area CA in which the post-treatment step S50 is performed.
  • the post-processing unit 500 may be installed at the end or the outlet of the reaction chamber CH of the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 based on the transport direction A of the substrate.
  • the post-processing unit 500 may coat a protective layer on the object SUB5 to cool the surface of the object SUB5 or to protect the object SUB5.
  • the surface of the object SUB5 may be quenched or cooled by using a cooling device.
  • the cooling device may be a functional cooling device for changing the physical properties of the surface of the object SUB5.
  • cooling means of air cooling, water cooling or semiconductor cooling may be used.
  • the workpiece SUB5 may be naturally cooled without using a cooling device.
  • the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 may be provided with a shutter or air curtain for sealing and opening and closing between the reaction chamber (CH).
  • a shutter or an air curtain may be installed between the aftertreatment unit 500 and the outlet of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000.
  • the object SUB5 may be transferred in one direction A and discharged from the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 to form a uniform thin film on the substrate.
  • Inline spray pyrolysis thin film forming apparatus is disposed behind the first nozzle unit for providing a precursor stream in a reverse direction with respect to the transfer direction of the substrate and the transfer direction of the substrate, A second nozzle portion is provided which provides the precursor stream in the forward direction relative to the transport direction of the substrate.
  • a deposition transition region in which the precursor stream is not provided is defined between the first nozzle portion and the second nozzle portion. Since the substrate provided with the precursor stream from the first nozzle part is not provided with the precursor stream in the deposition transition region, annealing may be performed on the substrate in the deposition transition region.
  • the annealing may stabilize the reaction of the deposition deposited on the substrate, or the nuclei in the deposition may be crystallized or the nuclei in the deposition may be grown.
  • the substrate in the deposition transition region, the substrate may release the stress of the deposition deposited by the first nozzle part, thereby preventing cracking of the thin film as the final product. Therefore, reaction conditions for forming a uniform fine pattern may be formed on the substrate passing through the deposition transition region defined between the first nozzle portion and the second nozzle portion.
  • the first precursor stream supplied from the first nozzle portion and the second precursor stream supplied from the second nozzle portion have different properties, thereby providing a first structure on the substrate.
  • a first layer formed from the precursor stream may be coated and a second layer formed from the second precursor stream may be coated over the first layer to form a double thin film structure on the substrate.
  • An inline spray pyrolysis thin film formation method includes a film formation transition region between a first deposition region in which a first precursor stream is deposited and a second deposition region in which a second precursor stream is deposited.
  • the first precursor stream and the second precursor stream may be provided from a first nozzle portion or a second nozzle portion having a spray angle with respect to the vertical direction of the substrate.
  • the spray angle of the first nozzle portion or the second nozzle portion providing the first precursor stream or the second precursor stream may be symmetrically adjusted with respect to the vertical direction of the substrate. Therefore, the deposition transition region may be defined by the spray angle.
  • the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus or the in-line spray pyrolysis thin film forming method has the same property as the first precursor stream supplied from the first nozzle portion and the second precursor stream supplied from the second nozzle portion.
  • the precursor By including the precursor, it is formed from the first layer and the second precursor stream formed from the first precursor stream on the substrate in one inline process, the properties of the first layer being the same and physically different, such as the shape of the thickness or the pattern.
  • a second layer having properties can be coated.
  • 3A is a cross-sectional view illustrating an inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1100 according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 3B is a perspective view of a nozzle unit of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1100 of FIG. 3A.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1100 according to the embodiment of the present invention may be used in the method for forming an inline spray pyrolysis thin film according to the embodiment of the present invention of FIG. 1.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1100 illustrated in FIG. 3A is the same as the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 illustrated in FIG. 2A except for the first nozzle portion 300B_1 and the second nozzle portion 300B_2. Therefore, detailed description is omitted.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1100 may include a support device CB installed in the reaction chamber CH, a first nozzle unit 300B_1, and a second nozzle unit 300B_2.
  • FIG. 3A illustrates a double nozzle structure including a first nozzle part 300A_1 and a second nozzle part 300B_2 spaced apart from the first nozzle part 300B_1, in another embodiment, the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1100 is illustrated.
  • Reference numerals 100, 200, 400 and 500 illustrate a pretreatment section, a first exhaust section, a second exhaust section and a post-treatment section, respectively, and the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1100 of the present invention further includes at least one or more of them. It may include.
  • the reaction chamber CH may include the pretreatment area PA, the exhaust area EA1, the first deposition area DA1, the deposition transition area TA2, the second deposition area DA2, and the exhaust gas in the process step. It may be defined as an area EA2 and a post-processing area CA.
  • the support device CB of the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus 1100 includes a conveying system, such as a conveyor belt or a roller device, capable of conveying the substrate while coating the thin film on the surface. In one embodiment, the support device CB supports the substrate and transports it in one direction A, thereby preprocessing the substrate PA, the exhaust region EA1, and the first deposition region DA1 in the process step. The film may be transferred to the deposition transition area TA2, the second deposition area DA2, the exhaust area EA2, and the post-treatment area CA.
  • the workpiece SUB2 transferred in one direction A may be a first deposition step S20 in the first deposition area DA1 defined by the first nozzle part 300B_1.
  • the first nozzle unit 300B_1 sprays the first precursor stream PS1 on the object SUB2.
  • the first nozzle unit 300B_1 may be coupled to at least one or more supply pipes PI1 for receiving the first precursor from the first raw material supply unit PP1 that generates and supplies the first precursor.
  • the first nozzle unit 300B_1 is a first precursor uniformly mixed with the carrier gas delivered from the first raw material supply part PP1 to provide the first precursor stream PS1. It may include an injection hole or slit SL1 for injecting the gas.
  • 3B illustrates a structure in which the first nozzle unit 300B_1 and the second nozzle unit 300B_2 to be described later are spaced apart from each other and installed in the reaction chamber CH.
  • the first nozzle unit 300B_1 may provide the first precursor stream PS1 in a reverse direction with respect to the transport direction A of the object SUB2.
  • the injection hole or slit SL1 of the first nozzle unit 300B_1 may be installed in a reverse direction with respect to the conveying direction A of the object SUB2.
  • the second nozzle unit 300B_2 separately from the first nozzle unit 300B_1 may include a second raw material supply unit PP2 and at least one or more supply pipes PI2 that generate and supply a second precursor.
  • the second precursor may include the same or different materials as the first precursor.
  • the second nozzle unit 300B_2 is a second mixture of the second precursor and the carrier gas delivered from the second raw material supply unit PP2 to provide the second precursor stream PS2. It may include an injection hole or slit SL2 for injecting the precursor gas.
  • the second nozzle unit 300B_2 may be used in the second deposition step S40. This will be described later in detail separately.
  • the first precursor stream SP1 provided from the first nozzle part 300B_1 is provided to the object SUB2 to which the object SUB1 is conveyed in one direction A, and thus, on the object SUB2.
  • the first layer may be deposited at step S20.
  • the first deposition area DA1 of the reaction chamber CH may be defined to provide the first precursor stream PS1 to the object SUB2.
  • the temperature of the first deposition area DA1 may be higher than 200 ° C. and lower than 400 ° C.
  • the slit SL1 may have an opening that crosses the output ends of the supply pipes PI1 of the first supply part PP1.
  • the slit may be a single opening or may comprise a plurality of slit-shaped openings.
  • the first precursor stream SP1 provided in the first raw material supply PP1 and moved to the at least one or more supply pipes PI1 may be provided to the object SUB2 through the slit SL1.
  • the slit SL1 of the first nozzle unit 300B_1 may have a first injection angle ⁇ 1 based on the vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the first precursor stream SP1 provided from the slit SL1 of the first nozzle unit 300B_1 may be sprayed in the reverse direction of the transport direction A of the object SUB2.
  • the first injection angle ⁇ 1 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB2.
  • the film forming transition step of forming the reaction conditions may be performed (S30).
  • the object SUB2 deposited by spraying the first precursor stream SP1 is transferred in one direction A to define the film formation transition region TA2 in which the film formation transition step S30 of the object SUB3 is performed.
  • the deposition transition area TA2 may be defined as an area between the first deposition area DA1 and the second deposition area DA2.
  • the temperature of the deposition transition region TA2 may be higher than 200 ° C. and lower than 600 ° C.
  • the deposition transition area TA2 may be defined as a space between the first nozzle part 300B_1 and the second nozzle part 300B_2 of the reaction chamber CH.
  • the object SUB2 may be transferred in one direction A to transfer the object SUB3 to the film formation transition area TA2.
  • the first nozzle part 300B_1 and the second nozzle part 300B_2 may be spaced apart from each other by the width of the deposition transition area TA2.
  • the first precursor stream SP1 or the second precursor stream SP2 may not be provided to the object SUB3 of the deposition transition region TA2.
  • aging or annealing may be performed on the object SUB3 of the film formation transition region TA2 to which the first precursor stream SP1 or the second precursor stream SP2 is not provided.
  • the aging or annealing may stabilize the reaction of the deposition deposited on the object SUB3, or may crystallize or grow the first layer formed in the first deposition region, for example, the generated nucleus or grow crystal grains in the thin film. have.
  • the object SUB3 to be processed in the film formation transition region TA2 may release stress accumulated in the thin film deposited by the first nozzle part 300B_1 to prevent cracking of the thin film, which is the final product.
  • the substrate passes through the deposition transition region TA2 defined between the first nozzle portion 300B_1 and the second nozzle portion 300B_2 to selectively transfer the properties of the thin film to form a uniform fine pattern on the substrate.
  • the reaction conditions can be formed.
  • the object SUB4 to which the object SUB3 is transferred in one direction A undergoes the second deposition step S40 in the second deposition area DA2 defined by the second nozzle part 300B_2.
  • the second nozzle unit 300B_2 may be disposed behind the first nozzle unit 300B_1.
  • the second nozzle unit 300B_2 may not be connected to the first nozzle unit 300B_1.
  • the second nozzle unit 300B_2 sprays the second precursor stream PS2 onto the object SUB4.
  • the second nozzle unit 300B_2 may be coupled to at least one or more supply pipes PI2 for receiving the second precursor from the second raw material supply unit PP2 that generates and supplies a second precursor.
  • the second nozzle unit 300B_2 may provide a second precursor gas mixed with the second precursor and the carrier gas delivered from the second raw material supply PP2 to provide the second precursor stream PS2. It may include a spray hole or a slit SL2 for spraying.
  • a structure in which the first nozzle unit 300B_1 and the second nozzle unit 300B_2 are spaced apart from each other to have a predetermined interval is provided in the reaction chamber CH.
  • the second nozzle unit 300B_2 may provide the second precursor stream PS2 in the forward direction with respect to the transport direction A of the object SUB4.
  • the injection hole or slit SL2 of the second nozzle unit 300B_2 may be installed in the forward direction with respect to the conveying direction A of the object SUB4.
  • the second precursor stream SP2 provided from the second nozzle part 300B_2 is provided to the object SUB4 to which the object SUB3 is conveyed in one direction A and thus, on the object SUB4.
  • the second layer may be deposited at step S40.
  • the second deposition area DA2 of the reaction chamber CH may be defined to provide the second precursor stream PS2 to the object SUB4.
  • the temperature of the second deposition area DA2 may be higher than 200 ° C and below 400 ° C.
  • the slit SL2 may have an opening crossing the output ends of the supply pipes PI2 of the second supply part PP2.
  • the slit may be a single opening or may comprise a plurality of slit-shaped openings.
  • the second precursor stream SP2 provided in the second raw material supply PP2 and moved to the at least one or more supply pipes PI2 may be provided to the object SUB4 through the slit SL2.
  • the slit SL2 of the second nozzle unit 300B_2 may have a second injection angle ⁇ 2 based on the vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the second precursor stream SP2 provided from the slit SL2 of the second nozzle unit 300B_2 may be sprayed in the forward direction of the transport direction A of the object SUB4.
  • the second injection angle ⁇ 2 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB4.
  • the first precursor stream SP1 and the second precursor stream SP2 may comprise the same material. Therefore, the first precursor stream SP1 provided from the first nozzle unit 300B_1 and the second precursor stream SP2 provided from the second nozzle unit 300B_2 include precursors having the same properties, thereby making it possible to perform the first inline process. A second layer formed from the first and second precursor streams SP2 formed from the first precursor stream SP1 on the substrate and having the same properties as the first layer and having different physical properties such as thickness and shape of the pattern A layer can be coated over the first layer.
  • first precursor stream SP1 and the second precursor stream SP2 may comprise different precursors. Accordingly, the first precursor stream SP1 provided from the first nozzle unit 300B_1 and the second precursor stream SP2 provided from the second nozzle unit 300B_2 have different properties, thereby allowing the first precursor stream SP1 to be formed on the substrate.
  • a first layer formed from SP1) may be coated and a second layer formed from the second precursor stream SP2 may be coated over the first layer to form a double thin film structure on the substrate.
  • the first spray angle ⁇ 1 and the second spray angle ⁇ 2 may be symmetrically adjusted with respect to the vertical direction of the substrate.
  • the width of the deposition transition area TA2 may be defined by the distance between the first nozzle part 300B_1 and the second nozzle part 300B_2.
  • the width of the film formation transition area TA2 is proportional to the sum of the first and second spray angles ⁇ 2 based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB3. can do.
  • an inline spray pyrolysis thin film forming apparatus is disposed behind a first nozzle portion providing a precursor stream in a reverse direction with respect to a transfer direction of a substrate, and behind the first nozzle portion based on the transfer direction of the substrate. And a second nozzle portion for providing the precursor stream in a forward direction with respect to the transport direction of the substrate.
  • a deposition transition region in which the precursor stream is not provided is defined between the first nozzle portion and the second nozzle portion.
  • annealing may be performed on the substrate in the deposition transition region.
  • the annealing may stabilize the reaction of the deposition deposited on the substrate, or the nuclei in the deposition may be crystallized or the nuclei in the deposition may be grown.
  • the substrate in the deposition transition region, the substrate may release the stress of the deposition deposited by the first nozzle part, thereby preventing cracking of the thin film as the final product. Accordingly, the substrate passing through the deposition transition region defined between the first nozzle portion and the second nozzle portion may form reaction conditions for forming a uniform fine pattern.
  • the first precursor stream supplied from the first nozzle portion and the second precursor stream supplied from the second nozzle portion have different properties, thereby providing a first precursor on the substrate.
  • a first layer formed from the stream may be coated and a second layer formed from the second precursor stream may be coated over the first layer to form a double thin film structure on the substrate.
  • An inline spray pyrolysis thin film formation method includes a film formation transition region between a first deposition region in which a first precursor stream is deposited and a second deposition region in which a second precursor stream is deposited.
  • the first precursor stream and the second precursor stream may be provided from a first nozzle portion or a second nozzle portion having a spray angle with respect to the vertical direction of the substrate.
  • the spray angle of the first nozzle portion or the second nozzle portion providing the first precursor stream or the second precursor stream may be symmetrically adjusted with respect to the vertical direction of the substrate. Therefore, the deposition transition region may be defined by the spray angle.
  • the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus or the in-line spray pyrolysis thin film forming method has the same property as the first precursor stream supplied from the first nozzle portion and the second precursor stream supplied from the second nozzle portion.
  • the precursor By including the precursor, it is formed from the first layer and the second precursor stream formed from the first precursor stream on the substrate in one inline process, the properties of the first layer being the same and physically different, such as the shape of the thickness or the pattern.
  • a second layer having properties can be coated.
  • 4A is a cross-sectional view illustrating an inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1200 according to another exemplary embodiment of the present invention.
  • 4B is a perspective view of the nozzle portions of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1200 of FIG. 4A.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1200 according to the embodiment of the present invention may be used in the method for forming an inline spray pyrolysis thin film according to the embodiment of the present invention of FIG. 1.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1200 illustrated in FIG. 4A is the same as the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1000 illustrated in FIG. 2A except for the first nozzle portion 300C_1 and the second nozzle portion 300C_2. Therefore, detailed description is omitted.
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1200 may include a support device CB installed in the reaction chamber CH, a first nozzle unit 300C_1, and a second nozzle unit 300C_2. In an embodiment, the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1200 may further include a rotating unit CP between the first nozzle unit 300C_1 and the second nozzle unit 300C_2.
  • FIG. 4A illustrates a double nozzle structure composed of a first nozzle portion 300C_1 and a second nozzle portion 300C_2
  • the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1200 may have three or more nozzle portions.
  • Reference numerals 100, 200, 400 and 500 illustrate a pretreatment unit, a first exhaust unit, a second exhaust unit and a post-treatment unit, respectively, and the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1200 of the present invention further includes at least one or more of them. It may include.
  • the reaction chamber CH may include the pretreatment area PA, the exhaust area EA1, the first deposition area DA1, the deposition transition area TA3, the second deposition area DA2, and the exhaust gas in the process step. It may be defined as an area EA2 and a post-processing area CA.
  • the support device CB of the inline spray pyrolysis thin film forming apparatus 1200 includes a conveying system, such as a conveyor belt or roller device, which is capable of conveying the substrate while coating the thin film on the surface. In one embodiment, the support device CB supports the substrate and transports it in one direction A, thereby preprocessing the substrate PA, the exhaust region EA1, and the first deposition region DA1 in the process step. The film may be transferred to the film formation transition area TA3, the second deposition area DA2, the exhaust area EA2, and the aftertreatment area CA.
  • the workpiece SUB2 transferred in one direction A may be a first deposition step S20 in the first deposition area DA1 defined by the first nozzle part 300C_1.
  • the first nozzle unit 300C_1 injects the first precursor stream PS1 onto the object SUB2.
  • the first nozzle unit 300C_1 may be coupled to at least one or more supply pipes PI1 for receiving the first precursor from the first raw material supply unit PP1 that generates and supplies the first precursor.
  • the first nozzle unit 300C_1 to provide a first precursor stream PS1 is a mixing unit for uniform mixing of the first precursor and the carrier gas delivered from the first raw material supply PP1. And a spraying hole or slit SL1 for injecting the first precursor gas uniformly mixed therewith.
  • the first nozzle unit 300C_1 and the second nozzle unit 300C_2 to be described later share the mixing unit, and the mixing unit is rotated by the rotating unit CP to circulate the first precursor gas.
  • the rotary unit CP may include a cylindrical mixing vessel, which may be rotated in one direction to circulate the first precursor stream PS1 or the second precursor stream SP2. The rotational speed of the rotating unit may be adjusted by a separate control unit.
  • the first nozzle unit 300C_1 may provide the first precursor stream PS1 in a reverse direction with respect to the conveying direction A of the object SUB2.
  • the injection hole or slit SL1 of the first nozzle unit 300C_1 may be installed in the reverse direction with respect to the conveying direction A of the object SUB2.
  • the first nozzle unit 300C_1 may be connected to the rotating unit CP.
  • the rotating unit CP may be rotated in one direction to have a centrifugal force. Accordingly, the first precursor stream PS1 or the second precursor stream PS2 supplied from the first nozzle unit 300C_1 may be uniformly circulated or activate a reaction therebetween.
  • the second nozzle unit 300C_2 may include a second raw material supply unit PP2 and at least one or more supply pipes PI2 that generate and supply a second precursor.
  • the second precursor may include the same or different materials as the first precursor.
  • the second nozzle portion 300C_2 is for providing the second precursor stream PS2, and the second nozzle portion 300C_2 is for uniform mixing of the carrier gas and the second precursor delivered from the second raw material supply PP2. It may include an injection hole or slit SL2 for injecting the second precursor gas uniformly mixed with the mixing unit.
  • the second nozzle unit 300C_2 may be used in the second deposition step S40. This will be described later in detail separately.
  • the first precursor stream SP1 provided from the first nozzle part 300C_1 is provided on the object SUB2 to which the object SUB1 is transferred in one direction A, thereby providing the object SUB2 on the object SUB2.
  • the first layer may be deposited at step S20.
  • the first deposition area DA1 of the reaction chamber CH may be defined to provide the first precursor stream PS1 to the object SUB2.
  • the temperature of the first deposition area DA1 may be higher than 200 ° C. and lower than 400 ° C.
  • the slit SL1 may have an opening that crosses the output ends of the supply pipes PI1 of the first supply part PP1.
  • the slit may be a single opening or may comprise a plurality of slit-shaped openings.
  • the first precursor stream SP1 provided in the first raw material supply PP1 and moved to the at least one or more supply pipes PI1 may be provided to the object SUB2 through the slit SL1.
  • the slit SL1 of the first nozzle unit 300C_1 may have a first injection angle ⁇ 1 based on the vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the first precursor stream SP1 provided from the slit SL1 of the first nozzle unit 300C_1 may be sprayed in the reverse direction of the transport direction A of the object SUB2.
  • the first injection angle ⁇ 1 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB2.
  • the slit SL1 of the first nozzle unit 300C_1 may have a first injection angle ⁇ 1 based on a vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the mixed stream in which the first precursor stream SP1 provided by the first raw material supply part PP1 and the second precursor stream SP2 provided by the second raw material supply part PP2 is mixed may be injected from the slit SL1.
  • the mixed stream may be provided in the reverse direction of the conveying direction A of the object SUB2.
  • the first injection angle ⁇ 1 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB2.
  • the film forming transition step of forming the reaction conditions may be performed (S30).
  • the object SUB2 deposited by spraying the first precursor stream SP1 may be transferred in one direction A to define the film formation transition area TA3 in which the film formation transition step S30 of the object SUB3 is performed.
  • the deposition transition area TA3 may be defined as an area between the first deposition area DA1 and the second deposition area DA2.
  • the temperature of the deposition transition region TA3 may be higher than 200 ° C. and lower than 600 ° C.
  • the deposition transition area TA3 may be defined as a space between the first nozzle part 300C_1 and the second nozzle part 300C_2 of the reaction chamber CH.
  • the object SUB2 may be transferred in one direction A to transfer the object SUB3 to the film formation transition area TA3.
  • the first precursor stream SP1 and the second precursor stream SP2 may not be provided to the object SUB3 of the deposition transition region TA3.
  • aging or annealing may be performed on the object SUB3 of the film formation transition region TA3 to which the first precursor stream SP1 or the second precursor stream SP2 is not provided.
  • the aging or annealing may stabilize the reaction of the deposition deposited on the object SUB3, or may crystallize or grow the first layer formed in the first deposition region, for example, the generated nucleus or grow crystal grains in the thin film. have.
  • the object SUB3 to be processed in the film formation transition region TA3 may release stress accumulated in the thin film deposited by the first nozzle part 300C_1 to prevent cracking of the thin film, which is the final product.
  • the substrate passes through the deposition transition region TA3 defined between the first nozzle portion 300C_1 and the second nozzle portion 300C_2 to selectively transfer the properties of the thin film to form a uniform fine pattern on the substrate.
  • the reaction conditions can be formed.
  • the workpiece SUB4 transferred in one direction A undergoes the second deposition step S40 in the second deposition area DA2 defined by the second nozzle part 300C_2.
  • the second nozzle unit 300C_2 may be disposed behind the first nozzle unit 300C_1.
  • the second nozzle unit 300C_2 may be symmetrically connected to the first nozzle unit 300C_1 around the rotating unit CP.
  • the second nozzle unit 300C_2 sprays the second precursor stream PS2 onto the object SUB4.
  • the second nozzle unit 300C_2 may be coupled to at least one or more supply pipes PI2 for receiving the second precursor from the second raw material supply unit PP2 that generates and supplies a second precursor.
  • the second nozzle portion 300C_2 for providing the second precursor stream PS2 comprises a mixing portion for uniform mixing of the second precursor and carrier gas delivered from the second raw material supply portion PP2. It may include an injection hole or a slit SL2 for injecting a uniformly mixed second precursor gas.
  • the first nozzle unit 300C_1 and the second nozzle unit 300C_2 share the mixing unit, and the mixing unit is rotated by the rotating unit CP to circulate the second precursor gas.
  • the second nozzle unit 300C_2 may provide the second precursor stream PS2 in the forward direction with respect to the transport direction A of the object SUB4.
  • the injection hole or slit SL2 of the second nozzle unit 300C_2 may be installed in the forward direction with respect to the conveying direction A of the object SUB4.
  • the second nozzle unit 300C_2 may be connected to the rotating unit CP.
  • the rotating unit CP may be rotated in one direction to have a centrifugal force. Accordingly, the first precursor stream PS1 or the second precursor stream PS2 supplied from the second nozzle unit 300C_2 may be uniformly circulated or activate a reaction therebetween.
  • the second precursor stream SP2 provided from the second nozzle part 300C_2 is provided to the object SUB4 to which the object SUB3 is conveyed in one direction A, and thus, on the object SUB4.
  • the second layer may be deposited at step S40.
  • the second deposition area DA2 of the reaction chamber CH may be defined to provide the second precursor stream PS2 to the object SUB4.
  • the temperature of the second deposition area DA2 may be higher than 200 ° C and below 400 ° C.
  • the slit SL2 may have an opening crossing the output ends of the supply pipes PI2 of the second supply part PP2.
  • the slit may be a single opening or may comprise a plurality of slit-shaped openings.
  • the second precursor stream SP2 provided in the second raw material supply PP2 and moved to the at least one or more supply pipes PI2 may be provided to the object SUB4 through the slit SL2.
  • the slit SL2 of the second nozzle unit 300C_2 may have a second injection angle ⁇ 2 based on the vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the second precursor stream SP2 provided from the slit SL2 of the second nozzle unit 300C_2 may be sprayed in the forward direction of the transport direction A of the object SUB4.
  • the second injection angle ⁇ 2 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB4.
  • the slit SL2 of the second nozzle unit 200C_2 may have a second injection angle ⁇ 2 based on the vertical direction of the transfer direction A of the object SUB2.
  • the mixed stream in which the first precursor stream SP1 provided from the first raw material supply part PP1 and the second precursor stream SP2 provided from the second raw material supply part PP2 is mixed may be injected from the slit SL2.
  • the mixed stream may be provided in the forward direction of the conveying direction A of the object SUB4.
  • the second injection angle ⁇ 2 may be greater than 0 ° and less than 90 ° based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB4.
  • the first precursor stream SP1 and the second precursor stream SP2 may comprise the same material. Therefore, the first precursor stream SP1 provided from the first nozzle unit 300C_1 and the second precursor stream SP2 provided from the second nozzle unit 300C_2 include precursors having the same properties, thereby making it possible to perform one in-line process. A second layer formed from the first and second precursor streams SP2 formed from the first precursor stream SP1 on the substrate and having the same properties as the first layer and having different physical properties such as thickness and shape of the pattern A layer can be coated over the first layer.
  • first precursor stream SP1 and the second precursor stream SP2 may comprise different precursors. Therefore, the first precursor stream SP1 provided from the first nozzle unit 300C_1 and the second precursor stream SP2 provided from the second nozzle unit 300C_2 have different properties, thereby making the first precursor stream ( A first layer formed from SP1) may be coated and a second layer formed from the second precursor stream SP2 may be coated over the first layer to form a double thin film structure on the substrate.
  • the first spray angle ⁇ 1 and the second spray angle ⁇ 2 may be symmetrically adjusted with respect to the vertical direction of the substrate.
  • the width of the deposition transition area TA3 may be proportional to the diameter of the rotating part CP.
  • the width of the film formation transition area TA3 is proportional to the sum of the first and second spray angles ⁇ 2 based on the vertical direction of the transport direction A of the object SUB3. can do.
  • the first precursor stream supplied from the first nozzle portion and the second precursor stream supplied from the second nozzle portion have different properties, thereby providing a first precursor on the substrate.
  • a first layer formed from the stream may be coated and a second layer formed from the second precursor stream may be coated over the first layer to form a double thin film structure on the substrate.
  • An inline spray pyrolysis thin film formation method includes a film formation transition region between a first deposition region in which a first precursor stream is deposited and a second deposition region in which a second precursor stream is deposited.
  • the first precursor stream and the second precursor stream may be provided from a first nozzle portion or a second nozzle portion having a spray angle with respect to the vertical direction of the substrate.
  • the spray angle of the first nozzle portion or the second nozzle portion providing the first precursor stream or the second precursor stream may be symmetrically adjusted with respect to the vertical direction of the substrate. Therefore, the deposition transition region may be defined by the spray angle.
  • the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus or the in-line spray pyrolysis thin film forming method has the same property as the first precursor stream supplied from the first nozzle portion and the second precursor stream supplied from the second nozzle portion.
  • the precursor By including the precursor, it is formed from the first layer and the second precursor stream formed from the first precursor stream on the substrate in one inline process, the properties of the first layer being the same and physically different, such as the shape of the thickness or the pattern.
  • a second layer having properties can be coated.
  • the spraying direction of the first nozzle unit 300C_1 and the second nozzle unit 300C_2 with respect to the vertical direction of the substrate may be symmetrical.
  • the injection angles of the first nozzle unit 300C_1 and the second nozzle unit 300C_2 in the vertical direction of the substrate may be adjusted by the rotating unit CP.
  • the slit SL1 of the first nozzle unit 300C_1 and the slit SL2 of the second nozzle unit 300C_2 with respect to the vertical direction of the substrate may be symmetric about the rotating unit CP.
  • the first precursor stream supplied from the first nozzle portion and the second precursor stream supplied from the second nozzle portion have different properties, thereby providing a first structure on the substrate.
  • a first layer formed from the precursor stream may be coated and a second layer formed from the second precursor stream may be coated over the first layer to form a double thin film structure on the substrate.
  • An inline spray pyrolysis thin film formation method includes a film formation transition region between a first deposition region in which a first precursor stream is deposited and a second deposition region in which a second precursor stream is deposited.
  • the first precursor stream and the second precursor stream may be provided from a first nozzle portion or a second nozzle portion having a spray angle with respect to the vertical direction of the substrate.
  • the spray angle of the first nozzle portion or the second nozzle portion providing the first precursor stream or the second precursor stream may be symmetrically adjusted with respect to the vertical direction of the substrate. Therefore, the deposition transition region may be defined by the spray angle.
  • the in-line spray pyrolysis thin film forming apparatus or the in-line spray pyrolysis thin film forming method has the same property as the first precursor stream supplied from the first nozzle portion and the second precursor stream supplied from the second nozzle portion.
  • the precursor By including the precursor, it is formed from the first layer and the second precursor stream formed from the first precursor stream on the substrate in one inline process, the properties of the first layer being the same and physically different, such as the shape of the thickness or the pattern.
  • a second layer having properties can be coated.

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Abstract

본 발명은 이중 노즐을 갖는 분무 열분해 장치에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치는 기판을 지지하여 이송하는 지지 장치, 상기 기판의 이송 방향에 대하여 역방향으로 제 1 전구체 스트림을 제공하여 제 1 퇴적 영역을 정의하는 제 1 노즐부, 상기 기판의 이송 방향을 기준으로 상기 제 1 노즐부의 후방에 배치되고, 상기 기판의 이송 방향에 대하여 순방향으로 제 2 전구체 스트림을 제공하여 제 2 퇴적 영역을 정의하는 제 2 노즐부 및 상기 제 1 퇴적 영역 및 상기 제 2 퇴적 영역 사이에 성막 전이 영역을 포함할 수 있다.

Description

이중 노즐을 갖는 분무 열분해 장치
본 발명은 박막 형성 장치로서, 더욱 상세하게는, 이중 노즐을 갖는 분무 열분해 장치에 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 도전막으로서, 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 대표적이다. 이들 산화물 중 상기 ITO를 주성분으로 하는 투명 도전막은 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전, 디지털 사이니지의 표시장치로 광범위하게 응용되고 있다.
최근에는, 탄소 억제 정책과 에너지 절감을 위한 친환경 기술로서, 종래의 화석 연료를 대체하여 직접 전기 에너지에 의한 저항 가열을 위해 투명 전도막을 적용하고자 하는 시도가 있다. 예를 들면, 종래의 가온/제습/열처리(가공)에 사용된 화석 연료를 대체하여 투명 도전막을 적용하는 시도가 있다. 대표적으로, 비닐하우스, 가축 사육시설의 유리창, 또는 식품 처리 시설의 가열원으로 투명 도전막을 이용하거나, 건축물, 자동차, 또는 항공기의 창 유리에 결로 방지 또는 빙결 방지를 위한 발열 저항체로서도 응용이 되고 있다.
상기 투명 도전막은, 일반적으로 화학기상증착(CVD), 원자층 증착(ALD) 또는 유기 기상증착(OVPD 또는 응축 코팅)과 같은 기상 증착 방법으로 형성된다. 이들 종래의 투명 도전막의 형성 방법은, 투명 도전막의 성능 향상을 위한 박막 구조의 제어가 용이하지 않으며, 제조된 투명 도전막 내에 2 이상의 복합 구조들을 형성하기 어려워 상기 투명 도전막을 이용한 다양한 응용 장치에 적용하는 것에 한계를 갖는다. 또한, 상기 종래의 증착 방법은 진공 내에서 박막 형성이 이루어지기 때문에, 고가의 공정이 요구되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 박막 형성 공정의 경제성을 향상시키고, 단일 박막 형성 공정 내에서 박막 구조의 제어가 용이하고 제조된 박막 내에 2 이상의 구조들을 포함하는 복합 구조를 하나의 박막 형성 공정 내에서 구현할 수 있는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치를 제공하는 것이다.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 전술한 이점을 갖는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법을 제공하는 것이다.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치는 기판을 지지하여 이송하는 지지 장치, 상기 기판의 이송 방향에 대하여 역방향으로 제 1 전구체 스트림을 제공하여 제 1 퇴적 영역을 정의하는 제 1 노즐부, 상기 기판의 이송 방향을 기준으로 상기 제 1 노즐부의 후방에 배치되고, 상기 기판의 이송 방향에 대하여 순방향으로 제 2 전구체 스트림을 제공하여 제 2 퇴적 영역을 정의하는 제 2 노즐부 및 상기 제 1 퇴적 영역 및 상기 제 2 퇴적 영역 사이에 성막 전이 영역을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 지지 장치는 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다. 상기 성막 전이 영역은 상기 제 1 전구체 스트림 및 상기 제 2 전구체 스트림이 제공되지 않을 수 있다. 일 실시예에서, 상기 성막 전이 영역 내에서, 상기 기판에 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건이 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판은 어닐링 되거나, 응력이 해제되어 크랙이 방지되거나, 생성된 핵의 결정화 또는 핵이 성장될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기판의 이송 방향을 기준으로 상기 제 1 노즐부의 전방에 배치되는 제 1 배기부 및 상기 기판의 이송 방향을 기준으로 상기 제 2 노즐부의 후방에 배치되는 제 2 배기부를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 동일한 전구체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 서로 다른 전구체를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림의 분사각이 조절될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림의 분사각은 상기 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 노즐부 및 상기 제 2 노즐부를 통해 염화 제2주석(SnCl4·5H20), 플루오르화암모늄(NH4F) 및 용매가 혼합된 전구체 용액이 공급되어, 불소함유 산화주석막(fluorine doped tin oxide)이 형성될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 성막 전이 영역(deposition transition zone)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 600 ℃ 미만일 수 있다.
상기 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법은 기판의 이송이 가능한 지지 장치 상에 기판을 제공할 수 있다. 상기 기판이 이송되는 동안, 상기 기판의 이송 방향에 대하여 역방향으로 제 1 전구체 스트림을 제공하는 제 1 퇴적 단계를 겪을 수 있다. 상기 제 1 퇴적 단계 이후에, 상기 제 1 퇴적 단계에서 형성된 제 1 퇴적물로부터 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성하는 성막 전이 단계를 겪을 수 있다. 상기 성막 전이 단계 이후에, 상기 기판이 이송되는 동안, 상기 기판의 이송 방향에 대하여 순방향으로 제 2 전구체 스트림을 제공하는 제 2 퇴적 단계를 겪을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전구체 스트림 및 상기 제 2 전구체 스트림은 적어도 하나 이상의 노즐을 갖는 노즐부들에 의해 제공될 수 있다. 일 실시예에서, 상기 지지 장치는 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 성막 전이 단계는 소정 시간 동안 전구체 스트림이 제공되지 않을 수 있다. 또한, 상기 성막 전이 단계에서, 상기 기판은 어닐링되거나, 응력이 해제되어 크랙이 방지되거나, 생성된 핵의 결정화, 핵이 성장 될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 퇴적 단계에서 발생된 부산물을 배기하는 제 1 배기 단계를 겪을 수 있다. 상기 제 2 퇴적 단계에서 발생된 부산물을 배기하는 제 2 배기 단계를 더 겪을 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 동일한 전구체를 포함할 수 있다. 다른 실시예에서, 상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 서로 다른 전구체를 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 상기 노즐부들에 의해 분사각이 조절될 수 있다. 상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림의 분사각은 상기 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 제 1 전구체 스트림 또는 상기 제 2 전구체 스트림은 염화 제2주석(SnCl4 ·5H20), 플루오르화암모늄(NH4F) 및 용매를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 상기 성막 전이 단계는 200 ℃ 보다 높고 600 ℃ 미만인 온도에서 수행될 수 있다.
일 실시예에서, 상기 기판이 제공된 이후에, 상기 기판이 표면 처리되는 단계를 더 겪을 수 있다. 일 실시예에서, 상기 기판을 급랭 및 냉각하는 단계를 더 겪을 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치는 기판의 이송 방향에 대하여 역방향으로 제 1 전구체 스트림을 제공하는 제 1 노즐부 및 상기 기판의 이송방향에 대하여 순방향으로 제 2 전구체 스트림을 제공하는 제 2 노즐부가 설치되며, 상기 제 1 노즐부 및 상기 제 2 노즐부 사이에 상기 전구체 스트림이 제공되지 않는 성막 전이 영역이 정의되어, 상기 역방향 및 순방향의 스트림의 조합에 의해 박막 구조를 제어할 수 있고, 상기 성막 전이 영역에 의해 박막 형성의 균일성을 확보하거나 핵 또는 결정립의 성장을 도모할 수 있으며, 상기 제 2 전구체 스트림에 의한 성막 전에 여하의 중간 박막 구조를 형성함으로써 2 이상의 구조가 적층된 박막을 형성할 수 있다.
상기 성막 전이 영역 내에서 기판은 상기 제 1 노즐부에서 증착된 성막의 응력이 해제되어, 최종 생성물인 박막의 크랙(crack)을 방지 또는 감소시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법을 나타낸 순서도이다.
도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치의 노즐부들의 사시도이다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치를 나타내는 단면도이다.
도 3b는 도 3a의 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치의 노즐부들의 사시도이다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치를 나타내는 단면도이다.
도 4b는 도 4a의 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치의 노즐부들의 사시도이다.
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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법을 나타낸 순서도이다. 도 2a는 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)를 나타내는 단면도이다. 도 2b는 도 2a의 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)의 일 실시예에 따른 노즐부들의 사시도이다. 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법에 이용될 수 있다.
도 1 및 도 2a를 참조하면, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)에는 적어도 하나 이상의 기판들(SUB1 ~ SUB5)이 제공될 수 있다(S10). 적어도 하나 이상의 기판들(SUB1 ~ SUB5)은 일정한 거리 또는 시간적 간격을 두고서 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)에 제공될 수 있다.
인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 기판들(SUB1 ~ SUB5)의 일 표면 상에 박막을 형성할 수 있다. 기판들(SUB1 ~ SUB5)은 유리, 세라믹, 반도체, 또는 금속과 같은 기판이며 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 상기 기판의 표면은 매끄럽거나 엠보싱과 같이 요철 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들면, 상기 기판은 로이(low-e) 유리의 일면이거나 면상 발열체를 형성하기 위한 발열 유리로서 통상적으로 대면적의 박막 제조가 요구되는 기판일 수 있다.
일 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막이 형성되는 동안, 기판들(SUB1 ~ SUB5)은 일 방향(A)으로 이송되어 단계별로 피처리체(SUB1), 피처리체(SUB2), 피처리체(SUB3), 피처리체(SUB4) 및 피처리체(SUB5)로서 제공될 수 있다. 이들 피처리체들의 형상은 동일하거나 다를 수도 있다. 도 2는 피처리체들이 동일한 형상을 갖는 유리 기판을 예시한다.
인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 반응 챔버(CH)에 설치된 지지 장치(CB)와 제 1 노즐부(300A_1) 및 제 2 노즐부(300A_2)를 포함할 수 있다. 도 2a에서는 제 1 노즐부(300A_1) 및 제 2 노즐부(300A_2)로 구성된 이중 노즐 구조를 예시하지만, 다른 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 3 이상의 노즐부들을 가질 수도 있다. 참조 번호 100, 200, 400 및 500은 각각 전처리부, 제 1 배기부, 제 2 배기부 및 후처리부를 예시하며, 본 발명의 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 이들 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
반응 챔버(CH)의 반응 공간은 챔버 벽에 의해 한정되고, 상기 챔버 벽은 외부와의 단열, 밀폐 또는 격리를 위한 적합한 구조를 갖는다. 다른 실시예에서, 상기 챔버 벽은 후드일 수도 있다. 상기 후드는 성막시에 반응 공간 내부로부터 외부로 열이 유출되는 것과 액적이 외부로 누출되어 낭비되는 것을 방지하면서 상기 반응 공간에 상압 조건을 유지시킨다. 챔버 벽 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 또는 후드는 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작될 수도 있다.
반응 챔버(CH)의 구조는 상기 기판의 코팅 처리를 위하여 적합한 구조 예를 들어, 원형 구조나 사각형 구조 그리고 이외에도 어떠한 형태의 구조를 가질 수 있다. 상기 반응 챔버는, 액적이 건조되고 열분해 되는 반응 공간을 제공하기 위해, 그 둘레에는 유도 가열 코일, 저항선, 또는 할로겐 램프와 같은 적합한 가열 수단(heater)이 제공될 수 있다.
일 실시예에서, 반응 챔버(CH)는 공정 단계별로 전처리 영역(PA), 배기 영역(EA1), 제 1 퇴적 영역(DA1), 성막 전이 영역(TA1), 제 2 퇴적 영역(DA2), 배기 영역(EA2) 및 후처리 영역(CA)으로 정의될 수 있다. 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)의 지지 장치(CB)는 표면 상에 박막을 코팅하는 동안 상기 기판의 이송이 가능한 컨베이어 벨트 또는 롤러 장치와 같은 이송 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 지지 장치(CB)는 상기 기판을 지지하여 일 방향(A)으로 이송시킴으로써, 상기 기판을 공정 단계별로 전처리 영역(PA), 배기 영역(EA1), 제 1 퇴적 영역(DA1), 성막 전이 영역(TA1), 제 2 퇴적 영역(DA2), 배기 영역(EA2) 및 후처리 영역(CA)으로 전달할 수 있다.
다른 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)의 지지 장치(CB)의 일부는 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 더 포함할 수도 있다. 상기 히터를 포함하는 지지 장치(CB)는 상기 기판을 가열할 수 있을 뿐만 아니라 상기 기판을 지지하는 역할을 동시에 수행할 수 있다. 상기 히터는 전술한 각 영역들 내에서 동일한 온도를 유지하거나 서로 다른 온도를 갖도록 조절될 수 있다.
인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)의 전처리부(100)는 기판 제공 단계(S10)가 수행되는 전처리 영역(PA)을 정의할 수 있다. 전처리부(100)는 피처리체(SUB1)의 표면을 가열하거나 개질시킬 수 있다. 일 실시예에서, 전처리부(100)는 피처리체(SUB1)의 표면을 가열하기 위한 별도의 히터를 포함할 수 있다. 상기 히터는 할로겐 램프, 유도 가열 또는 열선일 수 있으며, 이는 예시적일 뿐 이에 한정되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 전처리부(100)는 기판 표면을 활성화 상태로 바꾸면서 동시에 반응성 기체를 주입시켜 기판 표면에서 이온에너지를 이용한 새로운 기능성 작용기를 형성하는 플라즈마 표면처리 장치를 포함할 수도 있다. 이후, 피처리체(SUB1)는 다음의 배기 영역(EA1) 또는 제 1 퇴적 영역(DA1)으로의 이동을 위해 일 방향(A)으로 이송될 수 있다.
일 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 반응 챔버 간의 밀폐와 개폐를 위하여 셔터 또는 에어 커튼이 별도로 설치될 수 있다. 예를 들어, 전처리부(100)와 제 1 배기부(200) 사이에 셔터 또는 에어 커튼이 설치될 수 있다.
인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 전처리부(100)의 후단에 제 1 배기부(200)가 설치될 수 있다. 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)의 제 1 배기부(200)는 제 1 배기 단계(S25)가 수행되는 배기 영역(EA1)을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 배기부(200)는 기판의 이송 방향(A)을 기준으로 제 1 노즐부(300A_1)의 전방에 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 기판 제공 단계(S10) 또는 후술될 제 1 노즐부(300A_1)에 의해 제 1 퇴적 단계(S20) 가 수행되는 동안, 제 1 배기부(200)는 기판 제공 단계(S10) 또는 제 1 퇴적 단계(S20)에서 사용되거나 형성된 반응물 가스, 캐리어 가스 또는 미반응체(또는 미반응 가스)와 같은 부산물을 배출할 수 있다 (S25).
다른 실시예에서, 지지 장치(CB) 상의 피처리체(SUB2)가 제 1 노즐부(300A_1)에 의해 제 1 퇴적 단계(S20)를 겪기 이전에, 기판의 균일한 박막 증착을 위하여 전처리 영역(PA) 또는 배기 영역(EA1) 내의 공기 또는 오염물이 제 1 배기부(200)를 통하여 먼저 배출될 수도 있다.
도 1과 함께 도 2b를 참조하면, 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB2)는 제 1 노즐부(300A_1)에 의해 정의되는 제 1 퇴적 영역(DA1)에서 제 1 퇴적 단계(S20)를 겪는다. 제 1 노즐부(300A_1)는 제 1 전구체 스트림(PS1)을 피처리체(SUB2) 상에 분사한다. 제 1 노즐부(300A_1)는 제 1 전구체를 생성하여 공급하는 제 1 원료 공급부(PP1)로부터 상기 제 1 전구체를 전달 받기 위한 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(PS1)의 제공을 위해 제 1 노즐부(300A_1)는 제 1 원료 공급부(PP1)로부터 전달되는 상기 제 1 전구체와 운반 가스의 균일한 혼합을 위한 혼합부와 균일하게 혼합된 제 1 전구체 가스를 분사하기 위한 분사 홀 또는 슬릿(SL1)을 포함할 수 있다. 도 2b에서는, 제 1 노즐부(300A_1)와 후술될 제 2 노즐부(300A_2)가 상기 혼합부를 공유하도록 공통 혼합부(MP)를 갖는 것을 예시한다.
제 1 노즐부(300A_1)는 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)에 대하여 역방향으로 제 1 전구체 스트림(PS1)을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시예에서, 제 1 노즐부(300A_1)의 분사 홀 또는 슬릿(SL1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)에 대하여 역방향으로 설치될 수 있다.
제 1 노즐부(300A_1)와 유사하게, 제 2 노즐부(300A_2)는 제 2 전구체를 생성하여 공급하는 제 2 원료 공급부(PP2) 및 적어도 하나 이상의 공급 파이프(PI2)들을 포함할 수 있다. 상기 제 2 전구체는 상기 제 1 전구체와 동종 또는 이종의 물질을 포함할 수 있다. 제 2 노즐부(300A_2)는 제 2 전구체 스트림(PS2)의 제공을 위해 제 2 노즐부(300A_2)는 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 전달되는 상기 제 2 전구체와 운반 가스의 균일한 혼합을 위한 혼합부와 균일하게 혼합된 제 2 전구체 가스를 분사하기 위한 분사 홀 또는 슬릿(SL2)을 포함할 수 있다. 제 2 노즐부(300A_2)는 제 2 퇴적 단계(S40)에서 사용될 수 있다. 이에 관하여는 별도로 상세히 후술하도록 한다.
일 실시예에서, 피처리체(SUB1)가 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB2)에 제 1 노즐부(300A_1)로부터 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)이 제공되어 피처리체(SUB2) 상에 제 1 층이 퇴적될 수 있다(S20). 일 실시예에서, 피처리체(SUB2)에 제 1 전구체 스트림(PS1)을 제공하는 반응 챔버(CH)의 제 1 퇴적 영역(DA1)을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 퇴적 영역(DA1)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 400 ℃ 미만일 수 있다.
제 1 전구체 스트림(PS1)은, 미소 부피의 용매 내에 상기 제 1 전구체가 용해 또는 분산된 액적, 에어로졸, 또는 상기 용매가 기화되고 남은 제 1 전구체 또는 상기 제 1 전구체로부터 파생된 중간 생성물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(PS1)은 불소함유 산화주석(FTO: F-doped Tin Oxide)을 형성하기 위한 것일 수 있다. 이 경우, 상기 제 1 전구체는, 주석 전구체로서 염화 제2주석 (SnCl4·5H2O), (C4H9)2Sn(CH3COO)2, (CH3)SnCl3, (CH3)2SnCl2, (CH3)3SnCl1 또는 (C4H9)3SnH 와 같은 화합물이 사용될 수 있으며, 다른 전구체, 예를 들면, ((C4H9)3SnCl, (C4H9)2SnCl2, 또는 (C4H9)SnCl3)가 사용될 수도 있다. 또한, 상기 주석 전구체로서 모노부틸틴 클로라이드(monobutyltin chloride), 디부틸틴 클로라이드(dibutyltin chloride) 또는 트리부틸틴클로라이드(tributyltin chloride)가 사용될 수 있다. 이들은 예시적이며, 상기 제 1 전구체는 주석의 전구체로서 다른 주석 함유 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 1 전구체는 불소 전구체로서 플루오르화암모늄(NH4F), CF3Br, CF2Cl2, CH3CClF2, CF3COOH, 또는 CH3CHF2 와 같은 불소 함유 화합물이 사용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 상기 용매는 증류수 또는 알코올을 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제 1 원료 공급부(PP1)는 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 열 증발 장치일 수 있다.
적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)은 제 1 원료 공급부(PP1)로부터 반응 챔버(CH)의 제 1 퇴적 영역(DA1)으로 전달하는 유로일 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 원료 공급부(PP1)로부터 제공된 상기 제 1 전구체는 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)을 통해 전달되어 슬릿(SL1)으로부터 제 1 전구체 스트림(SP1)이 제공될 수 있다.
만약 단일 공급 파이프를 포함하는 제 1 노즐부(300A_1)라면 대면적의 피처리체에 박막 코팅을 위해서는 제 1 노즐부(300A_1)를 피처리체의 표면 상에서 골고루 이동시키면서 박막 형성이 수행되어야 한다. 이 경우, 단일 공급 파이프의 이동 경로 중에 반환 턴이 일어나는 영역에서는 단일 공급 파이프의 노즐이 잔류하는 시간이 증대되어 코팅된 박막의 두께가 단일 공급 파이프가 단순히 경과하는 영역에서 형성된 박막의 두께에 비하여 더 클 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면 단일 공급 파이프를 나란히 배열하여 복수개로 확장함으로써 대면적의 피처리체 상에 균일한 두께의 박막을 형성하거나 정규화된 제 1 전구체 스트림(SP1)의 흐름에 의해 단차가 없고 분진이 없는 연속적인 패턴을 구현할 수 있게 된다.
적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)은 각각 외부에서 가열이 가능하도록 적합한 내열성을 갖는 스테인레스 스틸과 같은 금속 도관 또는 석영 도관으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)의 내부 표면에는 내화학성 및 내부식성을 향상시키기 위해 테프론 재질의 코팅이나 흡착 방지를 위한 발수 코팅이 이루어질 수도 있다. 상기 공급 파이프들(PI1)의 가열은 상기 도관의 외부에 저항선을 감싸 이루어지는 저항 가열이나 할로겐 램프와 같은 복사 가열을 통해 수행될 수 있다. 도시하지는 아니하였으나, 상기 공급 파이프들(PI1)은 외부와의 격리를 위해 별도의 하우징 내에 부설될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)은 내부의 제 1 전구체 스트림(SP1)의 온도를 각 공급 파이프들마다 개별적으로 조절하기 위한 적합한 온도 제어 시스템을 가질 수 있다. 이 경우, 각 공급 파이프들의 외부에 저항선을 감싸고, 공급되는 전력의 양을 유로들마다 개별적으로 조절할 수 있는 저항 가열 방식이 유리할 수 있다. 그러나, 이러한 개별적 조절이 각 공급 파이프들의 온도를 동일하게 유지하도록 하는 것을 배제하는 것은 아니며, 각 공급 파이프들의 온도를 동일하게 하여 적어도 하나 이상의 공급 파이프들을 경과하는 액적 또는 이로부터 파생된 기상 전구체 또는 중간 생성물들의 특성을 균일하게 함으로써 대면적의 피처리체(SUB2)에 균일한 박막을 형성하는 것도 본 발명의 중대한 이점이다.
적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)은 내부에 흐르는 제 1 전구체 스트림(SP1)의 유속을 개별적으로 설정할 수도 있다. 이를 위하여, 공급 파이프들의 내부 단면적은 각 공급 파이프들마다 다르게 설계될 수 있다. 예를 들면, 내부 단면적이 작은 공급 파이프에서의 액적 유속이 내부 단면적이 큰 공급 파이프에서의 액적 유속보다 더 크다. 다른 실시예에서, 각 공급 파이프들에 게이트 밸브가 설치되어, 적어도 하나 이상의 공급 파이프들의 내부 단면적이 서로 동일한 경우에도, 각 공급 파이프들로 전달되는 액적을 턴온 또는 턴오프하거나 유량을 독립적으로 제어하여 유속을 제어할 수도 있을 것이다.
도시하지 않았으나, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 제 1 노즐부(300A_1)의 제 1 원료 공급부(PP1)와 결합되는 제 1 운반 가스 공급부를 더 포함할 수 있다. 상기 제 1 운반 가스 공급부는 운반 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기(mass flow controller; MFC)와 적합한 밸브 시스템을 가질 수 있으며, 상기 제 1 운반 가스 공급부로부터 공급되는 운반 가스는 제 1 노즐부(300A_1)를 경유하여 반응 챔버(CH)의 제 1 퇴적 영역(DA1)으로 전달되며, 상기 운반 가스는 상기 제 1 전구체를 반응 챔버(CH)로 밀어 주는 역할을 하고, 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)의 내벽 또는 슬릿(SL1)의 내벽에 제 1 전구체 스트림(SP1)이 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.
슬릿(SL1)은 제 1 공급부(PP1)의 공급 파이프들(PI1)의 출력단을 가로지르는 개구를 가질 수 있다. 상기 슬릿은 단일 개구이거나 복수개의 슬릿형 개구들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 원료 공급부(PP1)에서 제공되어 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)로 이동된 제 1 전구체 스트림(SP1)이 슬릿(SL1)을 통해 피처리체(SUB2)로 제공될 수 있다. 제 1 노즐부(300A_1)의 슬릿(SL1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 1 분사각(Θ1)을 가질 수 있다.
제 1 노즐부(300A_1)의 슬릿(SL1)으로부터 제공되는 제 1 전구체 스트림(SP1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 역방향으로 분사될 수 있다. 예를 들어, 제 1 분사각(Θ1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
다른 실시예에서, 제 1 노즐부(300A_1)의 슬릿(SL1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 1 분사각(Θ1)을 가질 수 있다. 제 1 원료 공급부(PP1)에서 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 원료 공급부(PP2)에서 제공된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 혼합된 혼합 스트림은 슬릿(SL1)으로부터 분사될 수 있다.
상기 혼합 스트림은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 역방향으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 1 분사각(Θ1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
제 1 노즐부(300A_1)로부터 퇴적된 피처리체(SUB2)가 제 2 노즐부(300A_2)로부터 퇴적될 피처리체(SUB4)로 이송되기 전에, 피처리체(SUB3)에 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성하는 성막 전이 단계가 수행될 수 있다 (S30).
제 1 전구체 스트림(SP1)이 분사되어 퇴적된 피처리체(SUB2)는 일 방향(A)으로 이송되어 피처리체(SUB3)의 성막 전이 단계(S30)가 수행되는 성막 전이 영역(TA1)을 정의할 수 있다. 성막 전이 영역(TA1)은 제 1 퇴적 영역(DA1) 및 제 2 퇴적 영역(DA2) 사이의 영역으로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 성막 전이 영역(TA1)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 600 ℃ 미만일 수 있다.
또한, 성막 전이 영역(TA1)은 반응 챔버(CH)의 제 1 노즐부(300A_1)와 제 2 노즐부(300A_2) 사이의 공간으로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 피처리체(SUB2)가 일 방향(A)으로 이송되어 성막 전이 영역(TA1)에 피처리체(SUB3)가 전달될 수 있다.
일 실시예에서, 성막 전이 영역(TA1)의 피처리체(SUB3)에는 제 1 전구체 스트림(SP1) 및 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 1 전구체 스트림(SP1) 또는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공받지 않은 성막 전이 영역(TA1)의 피처리체(SUB3)에 대하여, 에이징 또는 어닐링이 수행될 수 있다.
상기 에이징 또는 어닐링은 피처리체(SUB3)에 증착된 성막의 반응을 안정화시키거나, 제 1 퇴적 영역에서 형성된 제 1 층, 예를 들면 생성된 핵을 결정화 또는 성장시키거나 박막 내의 결정립을 성장시킬 수 있다. 또한, 성막 전이 영역(TA1)의 피처리체(SUB3)는 제 1 노즐부(300A_1)에서 증착된 박막에 누적된 응력을 해제시켜 최종 생성물인 박막의 크랙(crack)을 방지할 수 있다.
또한, 기판이 제 1 노즐부(300A_1) 및 제 2 노즐부(300A_2) 사이에 정의된 성막 전이 영역(TA1)을 통과하여 선택적으로 박막의 성질을 전이시킴으로써 기판에 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성할 수 있다.
일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB4)는 제 2 노즐부(300A_2)에 의해 정의되는 제 2 퇴적 영역(DA2)에서 제 2 퇴적 단계(S40)를 겪는다. 제 2 노즐부(300A_2)는 제 1 노즐부(300A_1)의 후방에 배치될 수 있다. 제 2 노즐부(300A_2)는 제 2 전구체 스트림(PS2)을 피처리체(SUB4) 상에 분사한다. 제 2 노즐부(300A_2)는 제 2 전구체를 생성하여 공급하는 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 상기 제 2 전구체를 전달 받기 위한 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 전구체 스트림(PS2)의 제공을 위해 제 2 노즐부(300A_2)는 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 전달되는 상기 제 2 전구체와 운반 가스의 균일한 혼합을 위한 혼합부와 균일하게 혼합된 제 2 전구체 가스를 분사하기 위한 분사 홀 또는 슬릿(SL2)을 포함할 수 있다. 도 2b에서는, 제 1 노즐부(300A_1)와 제 2 노즐부(300A_2)가 상기 혼합부를 공유하도록 공통 혼합부(MP)를 갖는 것을 예시한다.
제 2 노즐부(300A_2)는 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)에 대하여 순방향으로 제 2 전구체 스트림(PS2)을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시예에서, 제 2 노즐부(300A_2)의 분사 홀 또는 슬릿(SL2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)에 대하여 순방향으로 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 피처리체(SUB3)가 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB4)에 제 2 노즐부(300A_2)로부터 제공된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공되어 피처리체(SUB4) 상에 제 2 층이 퇴적될 수 있다(S40). 일 실시예에서, 피처리체(SUB4)에 제 2 전구체 스트림(PS2)을 제공하는 반응 챔버(CH)의 제 2 퇴적 영역(DA2)을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 퇴적 영역(DA2)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 400 ℃ 미만일 수 있다.
제 2 전구체 스트림(PS2)은, 미소 부피의 용매 내에 상기 제 2 전구체가 용해 또는 분산된 액적, 에어로졸, 또는 상기 용매가 기화되고 남은 제 2 전구체 또는 상기 제 2 전구체로부터 파생된 중간 생성물을 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 전구체 스트림(PS2)은 불소함유 산화주석(FTO: F-doped Tin Oxide)을 형성하기 위한 것일 수 있다. 이 경우, 상기 제 2 전구체는, 주석 전구체로서 염화 제2주석 (SnCl4 ·5H2O), (C4H9)2Sn(CH3COO)2, (CH3)SnCl3, (CH3)2SnCl2, (CH3)3SnCl1 또는 (C4H9)3SnH 와 같은 화합물이 사용될 수 있으며, 다른 전구체, 예를 들면, ((C4H9)3SnCl, (C4H9)2SnCl2, 또는 (C4H9)SnCl3)가 사용될 수도 있다. 또한, 상기 주석 전구체로서 모노부틸틴 클로라이드(monobutyltin chloride), 디부틸틴 클로라이드(dibutyltin chloride) 또는 트리부틸틴클로라이드(tributyltin chloride)가 사용될 수 있다. 이들은 예시적이며, 상기 제 2 전구체는 주석의 전구체로서 다른 주석 함유 화합물을 포함할 수 있다. 또한, 상기 제 2 전구체는 불소 전구체로서 플루오르화암모늄(NH4F), CF3Br, CF2Cl2, CH3CClF2, CF3COOH, 또는 CH3CHF2 와 같은 불소 함유 화합물이 사용될 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 일 실시예에서, 상기 용매는 증류수 또는 알코올을 포함할 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.
제 2 원료 공급부(PP2)는 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 열 증발 장치일 수 있다.
적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)은 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 반응 챔버(CH)의 제 2 퇴적 영역(DA2)으로 전달하는 유로일 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 제공된 상기 제 2 전구체는 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)을 통해 전달되어 슬릿(SL2)으로부터 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공될 수 있다.
만약 단일 공급 파이프를 포함하는 제 2 노즐부(300A_2)라면 대면적의 피처리체에 박막 코팅을 위해서는 제 2 노즐부(300A_2)를 피처리체의 표면 상에서 골고루 이동시키면서 박막 형성이 수행되어야 한다. 이 경우, 단일 공급 파이프의 이동 경로 중에 반환 턴이 일어나는 영역에서는 단일 공급 파이프의 노즐이 잔류하는 시간이 증대되어 코팅된 박막의 두께가 단일 공급 파이프가 단순히 경과하는 영역에서 형성된 박막의 두께에 비하여 더 클 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면 단일 공급 파이프를 나란히 배열하여 복수개로 확장함으로써 대면적의 피처리체 상에 균일한 두께의 박막을 형성하거나 정규화된 제 2 전구체 스트림(PS2)의 흐름에 의해 단차가 없고 분진이 없는 연속적인 패턴을 구현할 수 있게 된다.
적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)은 각각 외부에서 가열이 가능하도록 적합한 내열성을 갖는 스테인레스 스틸과 같은 금속 도관 또는 석영 도관으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)의 내부 표면에는 내화학성 및 내부식성을 향상시키기 위해 테프론 재질의 코팅이나 흡착 방지를 위한 발수 코팅이 이루어질 수도 있다. 상기 공급 파이프들(PI2)의 가열은 상기 도관의 외부에 저항선을 감싸 이루어지는 저항 가열이나 할로겐 램프와 같은 복사 가열을 통해 수행될 수 있다. 도시하지는 아니하였으나, 상기 공급 파이프들(PI2)은 외부와의 격리를 위해 별도의 하우징 내에 부설될 수 있다.
바람직하게는, 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)은 내부의 제 2 전구체 스트림(SP2)의 온도를 각 공급 파이프들마다 개별적으로 조절하기 위한 적합한 온도 제어 시스템을 가질 수 있다. 이 경우, 각 공급 파이프들의 외부에 저항선을 감싸고, 공급되는 전력의 양을 유로들마다 개별적으로 조절할 수 있는 저항 가열 방식이 유리할 수 있다. 그러나, 이러한 개별적 조절이 각 공급 파이프들의 온도를 동일하게 유지하도록 하는 것을 배제하는 것은 아니며, 각 공급 파이프들의 온도를 동일하게 하여 적어도 하나 이상의 공급 파이프들을 경과하는 액적 또는 이로부터 파생된 기상 전구체 또는 중간 생성물들의 특성을 균일하게 함으로써 대면적의 피처리체(SUB4)에 균일한 박막을 형성하는 것도 본 발명의 중대한 이점이다.
적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)은 내부에 흐르는 제 2 전구체 스트림(SP2)의 유속을 개별적으로 설정할 수도 있다. 이를 위하여, 공급 파이프들의 내부 단면적은 각 공급 파이프들마다 다르게 설계될 수 있다. 예를 들면, 내부 단면적이 작은 공급 파이프에서의 액적 유속이 내부 단면적이 큰 공급 파이프에서의 액적 유속보다 더 크다. 다른 실시예에서, 각 공급 파이프들에 게이트 밸브가 설치되어, 적어도 하나 이상의 공급 파이프들의 내부 단면적이 서로 동일한 경우에도, 각 공급 파이프들로 전달되는 액적을 턴온 또는 턴오프하거나 유량을 독립적으로 제어하여 유속을 제어할 수도 있을 것이다.
도시하지 않았으나, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 제 2 노즐부(300A_2)의 제 2 원료 공급부(PP2)와 결합되는 제 2 운반 가스 공급부를 더 포함할 수 있다. 상기 제 2 운반 가스 공급부는 운반 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기(mass flow controller; MFC)와 적합한 밸브 시스템을 가질 수 있으며, 상기 제 2 운반 가스 공급부로부터 공급되는 운반 가스는 제 2 노즐부(300A_2)를 경유하여 반응 챔버(CH)의 제 2 퇴적 영역(DA2)으로 전달되며, 상기 운반 가스는 상기 제 2 전구체를 반응 챔버(CH)로 밀어 주는 역할을 하고, 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)의 내벽 또는 슬릿(SL2)의 내벽에 제 2 전구체 스트림(SP2)이 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.
슬릿(SL2)은 제 2 공급부(PP2)의 공급 파이프들(PI2)의 출력단을 가로지르는 개구를 가질 수 있다. 상기 슬릿은 단일 개구이거나 복수개의 슬릿형 개구들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 원료 공급부(PP2)에서 제공되어 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)로 이동된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 슬릿(SL2)을 통해 피처리체(SUB4)로 제공될 수 있다. 제 2 노즐부(300A_2)의 슬릿(SL2)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 2 분사각(Θ2)을 가질 수 있다.
제 2 노즐부(300A_2)의 슬릿(SL2)으로부터 제공되는 제 2 전구체 스트림(SP2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 순방향으로 분사될 수 있다. 예를 들어, 제 2 분사각(Θ2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
다른 실시예에서, 제 2 노즐부(300A_2)의 슬릿(SL1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 2 분사각(Θ2)을 가질 수 있다. 제 1 원료 공급부(PP1)에서 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 원료 공급부(PP2)에서 제공된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 혼합된 혼합 스트림은 슬릿(SL2)으로부터 분사될 수 있다.
상기 혼합 스트림은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 순방향으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 2 분사각(Θ2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 전구체 스트림(SP2)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 따라서 제 1 노즐부(300A_1)로부터 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 노즐부(300A_2)로부터 제공되는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 동일한 성질을 갖는 전구체를 포함함으로써, 1 번의 인라인 공정으로 기판 위에 제 1 전구체 스트림(SP1)으로부터 형성된 제 1 층 및 제 2 전구체 스트림(SP2)으로부터 형성되고, 상기 제 1 층과 성질은 동일하고, 두께 및 패턴의 형상과 같은 물리적인 특성이 다른 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅될 수 있다.
다른 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 전구체 스트림(SP2)은 서로 다른 전구체를 포함할 수 있다. 따라서 제 1 노즐부(300A_1)로부터 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 노즐부(300A_2)로부터 제공되는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 서로 다른 성질을 가짐으로써, 기판 위에 제 1 전구체 스트림(SP1)으로부터 형성된 제 1 층이 코팅되고, 제 2 전구체 스트림(SP2)으로부터 형성된 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅되어 기판에 이중 박막 구조가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 분사각(Θ1) 및 제 2 분사각(Θ2)은 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절될 수 있다. 성막 전이 영역(TA1)의 폭은 피처리체(SUB3)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 1 분사각(Θ1) 및 제 2 분사각(Θ2)을 합한 크기와 비례할 수 있다.
이후, 피처리체(SUB4)는 다음의 배기 영역(EA2) 또는 후처리 영역(CA)으로의 이동을 위해 일 방향(A)으로 이송될 수 있다. 일 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 반응 챔버(CH) 간의 밀폐와 개폐를 위하여 셔터 또는 에어 커튼이 별도로 설치될 수 있다. 예를 들어, 제 2 노즐부(300A_2)와 제 2 배기부(400) 사이에 셔터 또는 에어 커튼이 설치될 수 있다. 또한, 제 2 배기부(400)와 후처리부(500) 사이에 셔터 또는 에어 커튼이 설치될 수 있다.
인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 제 2 노즐부(300A_2)의 후단에 제 2 배기부(400)가 설치될 수 있다. 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)의 제 2 배기부(400)는 제 2 배기 단계(S45)가 수행되는 배기 영역(EA2)을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 배기부(400)는 기판의 이송 방향(A)을 기준으로 후처리부(500)의 전방에 배치될 수 있다.
또한, 일 실시예에서, 제 2 노즐부(300A_2)에 의해 제 2 퇴적 단계(S40)가 수행되는 동안, 제 2 배기부(200)는 성막 전이 단계(S30) 또는 제 2 퇴적 단계(S40)에서 사용되거나 형성된 반응물 가스, 캐리어 가스 또는 미반응체(또는 미반응 가스)와 같은 부산물을 배출할 수 있다 (S45).
다른 실시예에서, 지지 장치(CB) 상의 피처리체(SUB4)가 제 2 노즐부(300A_2)에 의해 제 2 퇴적 단계(S40)를 겪기 이전에, 기판의 균일한 박막 증착을 위하여 성막 전이 영역(TA1) 또는 제 2 퇴적 영역(DA2) 내의 공기 또는 오염물이 제 2 배기부(400)를 통하여 먼저 배출될 수도 있다.
제 2 배기 단계(S45)를 겪은 피처리체(SUB5)는 후처리 영역(CA)으로의 이동을 위해 일 방향(A)으로 이송될 수 있다. 일 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 제 2 배기부(400)의 후단에 후처리부(500)가 설치될 수 있다. 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)의 후처리부(500)는 후처리 단계(S50)가 수행되는 후처리 영역(CA)을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 후처리부(500)는 기판의 이송 방향(A)을 기준으로 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)의 반응 챔버(CH)의 말단 또는 배출구에 설치될 수 있다.
후처리부(500)는 피처리체(SUB5)의 표면을 냉각시키거나 피처리체(SUB5)를 보호하기 위하여 피처리체(SUB5) 상에 보호층을 코팅시킬 수도 있다. 피처리체(SUB5)의 표면은 냉각 장치를 이용하여 급랭되거나 냉각될 수 있다. 상기 냉각 장치는 피처리체(SUB5)의 표면의 물성을 변화시키는 기능성 냉각 장치가 이용될 수 있다. 또한, 상기 냉각 장치로 공냉식, 수냉식 또는 반도체 냉각식의 냉각 수단이 이용될 수 있다. 다른 실시예에서, 피처리체(SUB5)는 냉각 장치를 사용하지 않고 자연적으로 냉각될 수도 있다.
일 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)는 반응 챔버(CH) 간의 밀폐와 개폐를 위하여 셔터 또는 에어 커튼을 설치할 수 있다. 예를 들어, 후처리부(500)와 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)의 배출구 사이에 셔터 또는 에어 커튼이 설치될 수 있다.
이후, 피처리체(SUB5)는 일 방향(A)으로 이송되어 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)로부터 배출되어 기판 위에 균일한 박막을 형성할 수 있다. (S60)
본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치는 기판의 이송 방향에 대하여 역방향으로 전구체 스트림을 제공하는 제 1 노즐부 및 상기 기판의 이송 방향을 기준으로 상기 제 1 노즐부의 후방에 배치되고, 상기 기판의 이송방향에 대하여 순방향으로 전구체 스트림을 제공하는 제 2 노즐부가 설치된다.
상기 제 1 노즐부 및 상기 제 2 노즐부 사이에 상기 전구체 스트림이 제공되지 않는 성막 전이 영역이 정의된다. 상기 제 1 노즐부로부터 전구체 스트림을 제공받은 기판은 성막 전이 영역 내에서 상기 전구체 스트림을 제공받지 않음으로써, 성막 전이 영역 내의 기판에 어닐링이 수행될 수 있다.
상기 어닐링은 기판에 증착된 성막의 반응을 안정화 시키거나, 성막 내의 핵이 결정화되거나 성막 내의 핵이 성장될 수 있다. 또한, 성막 전이 영역 내에서 기판은 상기 제 1 노즐부에서 증착된 성막의 응력이 해제되어, 최종 생성물인 박막의 크랙(crack)을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 노즐부 및 상기 제 2 노즐부 사이에 정의된 성막 전이 영역을 통과하는 기판에 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치는 제 1 노즐부로부터 공급되는 제 1 전구체 스트림과 제 2 노즐부로부터 공급되는 제 2 전구체 스트림이 서로 다른 성질을 가짐으로써, 기판 위에 제 1 전구체 스트림으로부터 형성된 제 1 층이 코팅되고, 제 2 전구체 스트림으로부터 형성된 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅되어 기판에 이중 박막 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법은 제 1 전구체 스트림이 퇴적되는 제 1 퇴적 영역과 제 2 전구체 스트림이 퇴적되는 제 2 퇴적 영역의 사이에 성막 전이 영역을 포함한다. 또한, 상기 제 1 전구체 스트림 및 상기 제 2 전구체 스트림은 기판의 수직 방향에 대하여 분사각을 갖는 제 1 노즐부 또는 제 2 노즐부로부터 제공될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전구체 스트림 또는 상기 제 2 전구체 스트림을 제공하는 제 1 노즐부 또는 제 2 노즐부의 분사각은 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절될 수 있다. 따라서, 상기 성막 전이 영역은 상기 분사각에 의해 정의될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치 또는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법은 제 1 노즐부로부터 공급되는 제 1 전구체 스트림과 제 2 노즐부로부터 공급되는 제 2 전구체 스트림이 동일한 성질을 갖는 전구체를 포함함으로써, 1 번의 인라인 공정으로 기판 위에 제 1 전구체 스트림으로부터 형성된 제 1 층 및 제 2 전구체 스트림으로부터 형성되고, 상기 제 1 층과 성질은 동일하고, 두께 또는 패턴의 형상과 같이 물리적으로 다른 특성을 갖는 제 2 층이 코팅될 수 있다.
도 3a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1100)를 나타내는 단면도이다. 도 3b는 도 3a의 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1100)의 노즐부의 사시도이다. 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1100)는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법에 이용될 수 있다.
도 3a에 도시된 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1100)는 제 1 노즐부(300B_1) 및 제 2 노즐부(300B_2)를 제외하고는 도 2a에 도시된 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)와 동일하므로 상세한 설명은 생략 한다.
인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1100)는 반응 챔버(CH)에 설치된 지지 장치(CB)와 제 1 노즐부(300B_1) 및 제 2 노즐부(300B_2)를 포함할 수 있다. 도 3a에서는 제 1 노즐부(300A_1) 및 제 1 노즐부(300B_1)로부터 이격된 제 2 노즐부(300B_2)로 구성된 이중 노즐 구조를 예시하지만, 다른 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1100)는 3 이상의 노즐부들을 가질 수도 있다. 참조 번호 100, 200, 400 및 500은 각각 전처리부, 제 1 배기부, 제 2 배기부 및 후처리부를 예시하며, 본 발명의 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1100)는 이들 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 반응 챔버(CH)는 공정 단계별로 전처리 영역(PA), 배기 영역(EA1), 제 1 퇴적 영역(DA1), 성막 전이 영역(TA2), 제 2 퇴적 영역(DA2), 배기 영역(EA2) 및 후처리 영역(CA)으로 정의될 수 있다. 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1100)의 지지 장치(CB)는 표면 상에 박막을 코팅하는 동안 상기 기판의 이송이 가능한 컨베이어 벨트 또는 롤러 장치와 같은 이송 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 지지 장치(CB)는 상기 기판을 지지하여 일 방향(A)으로 이송시킴으로써, 상기 기판을 공정 단계별로 전처리 영역(PA), 배기 영역(EA1), 제 1 퇴적 영역(DA1), 성막 전이 영역(TA2), 제 2 퇴적 영역(DA2), 배기 영역(EA2) 및 후처리 영역(CA)으로 전달할 수 있다.
도 1과 함께 도 3b를 참조하면, 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB2)는 제 1 노즐부(300B_1)에 의해 정의되는 제 1 퇴적 영역(DA1)에서 제 1 퇴적 단계(S20)를 겪는다. 제 1 노즐부(300B_1)는 제 1 전구체 스트림(PS1)을 피처리체(SUB2) 상에 분사한다. 제 1 노즐부(300B_1)는 제 1 전구체를 생성하여 공급하는 제 1 원료 공급부(PP1)로부터 상기 제 1 전구체를 전달 받기 위한 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(PS1)의 제공을 위해 제 1 노즐부(300B_1)는 제 1 원료 공급부(PP1)로부터 전달되는 상기 제 1 전구체와 상기 운반 가스가 균일하게 혼합된 제 1 전구체 가스를 분사하기 위한 분사 홀 또는 슬릿(SL1)을 포함할 수 있다. 도 3b에서는, 제 1 노즐부(300B_1)와 후술될 제 2 노즐부(300B_2)의 사이에 소정의 간격을 갖도록 서로 이격되어 반응 챔버(CH)에 설치되는 구조를 예시한다.
제 1 노즐부(300B_1)는 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)에 대하여 역방향으로 제 1 전구체 스트림(PS1)을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시예에서, 제 1 노즐부(300B_1)의 분사 홀 또는 슬릿(SL1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)에 대하여 역방향으로 설치될 수 있다.
제 1 노즐부(300B_1)와 별도로 분리된 제 2 노즐부(300B_2)는 제 2 전구체를 생성하여 공급하는 제 2 원료 공급부(PP2) 및 적어도 하나 이상의 공급 파이프(PI2)들을 포함할 수 있다. 상기 제 2 전구체는 상기 제 1 전구체와 동종 또는 이종의 물질을 포함할 수 있다. 제 2 노즐부(300B_2)는 제 2 전구체 스트림(PS2)의 제공을 위해 제 2 노즐부(300B_2)는 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 전달되는 상기 제 2 전구체와 상기 운반 가스가 혼합된 제 2 전구체 가스를 분사하기 위한 분사 홀 또는 슬릿(SL2)을 포함할 수 있다. 제 2 노즐부(300B_2)는 제 2 퇴적 단계(S40)에서 사용될 수 있다. 이에 관하여는 별도로 상세히 후술하도록 한다.
일 실시예에서, 피처리체(SUB1)가 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB2)에 제 1 노즐부(300B_1)로부터 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)이 제공되어 피처리체(SUB2) 상에 제 1 층이 퇴적될 수 있다(S20). 일 실시예에서, 피처리체(SUB2)에 제 1 전구체 스트림(PS1)을 제공하는 반응 챔버(CH)의 제 1 퇴적 영역(DA1)을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 퇴적 영역(DA1)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 400 ℃ 미만일 수 있다.
슬릿(SL1)은 제 1 공급부(PP1)의 공급 파이프들(PI1)의 출력단을 가로지르는 개구를 가질 수 있다. 상기 슬릿은 단일 개구이거나 복수개의 슬릿형 개구들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 원료 공급부(PP1)에서 제공되어 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)로 이동된 제 1 전구체 스트림(SP1)이 슬릿(SL1)을 통해 피처리체(SUB2)로 제공될 수 있다. 제 1 노즐부(300B_1)의 슬릿(SL1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 1 분사각(Θ1)을 가질 수 있다.
제 1 노즐부(300B_1)의 슬릿(SL1)으로부터 제공되는 제 1 전구체 스트림(SP1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 역방향으로 분사될 수 있다. 예를 들어, 제 1 분사각(Θ1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
제 1 노즐부(300B_1)로부터 퇴적된 피처리체(SUB2)가 제 2 노즐부(300B_2)로부터 퇴적될 피처리체(SUB4)로 이송되기 전에, 피처리체(SUB3)에 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성하는 성막 전이 단계가 수행될 수 있다 (S30).
제 1 전구체 스트림(SP1)이 분사되어 퇴적된 피처리체(SUB2)는 일 방향(A)으로 이송되어 피처리체(SUB3)의 성막 전이 단계(S30)가 수행되는 성막 전이 영역(TA2)을 정의할 수 있다. 성막 전이 영역(TA2)은 제 1 퇴적 영역(DA1) 및 제 2 퇴적 영역(DA2) 사이의 영역으로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 성막 전이 영역(TA2)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 600 ℃ 미만일 수 있다.
또한, 성막 전이 영역(TA2)은 반응 챔버(CH)의 제 1 노즐부(300B_1)와 제 2 노즐부(300B_2) 사이의 공간으로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 피처리체(SUB2)가 일 방향(A)으로 이송되어 성막 전이 영역(TA2)에 피처리체(SUB3)가 전달될 수 있다. 일 실시예에서, 성막 전이 영역(TA2)의 폭만큼 제 1 노즐부(300B_1) 및 제 2 노즐부(300B_2)가 서로 이격되어 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 성막 전이 영역(TA2)의 피처리체(SUB3)에는 제 1 전구체 스트림(SP1) 또는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 1 전구체 스트림(SP1) 또는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공받지 않은 성막 전이 영역(TA2)의 피처리체(SUB3)에 대하여, 에이징 또는 어닐링이 수행될 수 있다.
상기 에이징 또는 어닐링은 피처리체(SUB3)에 증착된 성막의 반응을 안정화시키거나, 제 1 퇴적 영역에서 형성된 제 1 층, 예를 들면 생성된 핵을 결정화 또는 성장시키거나 박막 내의 결정립을 성장시킬 수 있다. 또한, 성막 전이 영역(TA2)의 피처리체(SUB3)는 제 1 노즐부(300B_1)에서 증착된 박막에 누적된 응력을 해제시켜 최종 생성물인 박막의 크랙(crack)을 방지할 수 있다.
또한, 기판이 제 1 노즐부(300B_1) 및 제 2 노즐부(300B_2) 사이에 정의된 성막 전이 영역(TA2)을 통과하여 선택적으로 박막의 성질을 전이시킴으로써 기판에 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성할 수 있다.
피처리체(SUB3)가 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB4)는 제 2 노즐부(300B_2)에 의해 정의되는 제 2 퇴적 영역(DA2)에서 제 2 퇴적 단계(S40)를 겪는다. 일 실시예에서, 제 2 노즐부(300B_2)는 제 1 노즐부(300B_1)의 후방에 배치될 수 있다. 또한, 제 2 노즐부(300B_2)는 제 1 노즐부(300B_1)와 서로 연결되지 않을 수 있다. 제 2 노즐부(300B_2)는 제 2 전구체 스트림(PS2)을 피처리체(SUB4) 상에 분사한다. 제 2 노즐부(300B_2)는 제 2 전구체를 생성하여 공급하는 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 상기 제 2 전구체를 전달 받기 위한 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 전구체 스트림(PS2)의 제공을 위해 제 2 노즐부(300B_2)는 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 전달되는 상기 제 2 전구체와 상기 운반 가스가 혼합된 제 2 전구체 가스를 분사하기 위한 분사 홀 또는 슬릿(SL2)을 포함할 수 있다. 도 3b에서는, 제 1 노즐부(300B_1)와 제 2 노즐부(300B_2)의 사이에 소정의 간격을 갖도록 서로 이격되어 반응 챔버(CH)에 설치되는 구조를 예시한다.
제 2 노즐부(300B_2)는 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)에 대하여 순방향으로 제 2 전구체 스트림(PS2)을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시예에서, 제 2 노즐부(300B_2)의 분사 홀 또는 슬릿(SL2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)에 대하여 순방향으로 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 피처리체(SUB3)가 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB4)에 제 2 노즐부(300B_2)로부터 제공된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공되어 피처리체(SUB4) 상에 제 2 층이 퇴적될 수 있다(S40). 일 실시예에서, 피처리체(SUB4)에 제 2 전구체 스트림(PS2)을 제공하는 반응 챔버(CH)의 제 2 퇴적 영역(DA2)을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 퇴적 영역(DA2)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 400 ℃ 미만일 수 있다.
슬릿(SL2)은 제 2 공급부(PP2)의 공급 파이프들(PI2)의 출력단을 가로지르는 개구를 가질 수 있다. 상기 슬릿은 단일 개구이거나 복수개의 슬릿형 개구들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 원료 공급부(PP2)에서 제공되어 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)로 이동된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 슬릿(SL2)을 통해 피처리체(SUB4)로 제공될 수 있다. 제 2 노즐부(300B_2)의 슬릿(SL2)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 2 분사각(Θ2)을 가질 수 있다.
제 2 노즐부(300B_2)의 슬릿(SL2)으로부터 제공되는 제 2 전구체 스트림(SP2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 순방향으로 분사될 수 있다. 예를 들어, 제 2 분사각(Θ2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 전구체 스트림(SP2)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 따라서 제 1 노즐부(300B_1)로부터 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 노즐부(300B_2)로부터 제공되는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 동일한 성질을 갖는 전구체를 포함함으로써, 1 번의 인라인 공정으로 기판 위에 제 1 전구체 스트림(SP1)으로부터 형성된 제 1 층 및 제 2 전구체 스트림(SP2)으로부터 형성되고, 상기 제 1 층과 성질은 동일하고, 두께 및 패턴의 형상과 같은 물리적인 특성이 다른 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅될 수 있다.
다른 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 전구체 스트림(SP2)은 서로 다른 전구체를 포함할 수 있다. 따라서 제 1 노즐부(300B_1)로부터 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 노즐부(300B_2)로부터 제공되는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 서로 다른 성질을 가짐으로써, 기판 위에 제 1 전구체 스트림(SP1)으로부터 형성된 제 1 층이 코팅되고, 제 2 전구체 스트림(SP2)으로부터 형성된 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅되어 기판에 이중 박막 구조가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 분사각(Θ1) 및 제 2 분사각(Θ2)은 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절될 수 있다. 성막 전이 영역(TA2)의 폭은 제 1 노즐부(300B_1)와 제 2 노즐부(300B_2) 사이의 거리에 의해 정의될 수 있다. 또한, 성막 전이 영역(TA2)의 폭은 피처리체(SUB3)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 1 분사각(Θ1) 및 제 2 분사각(Θ2)을 합한 크기와 비례할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치는 기판의 이송 방향에 대하여 역방향으로 전구체 스트림을 제공하는 제 1 노즐부 및 상기 기판의 이송 방향을 기준으로 상기 제 1 노즐부의 후방에 배치되고, 상기 기판의 이송방향에 대하여 순방향으로 전구체 스트림을 제공하는 제 2 노즐부가 설치된다. 상기 제 1 노즐부 및 상기 제 2 노즐부 사이에 상기 전구체 스트림이 제공되지 않는 성막 전이 영역이 정의된다.
상기 제 1 노즐부로부터 전구체 스트림을 제공받은 기판은 성막 전이 영역 내에서 상기 전구체 스트림을 제공받지 않음으로써, 성막 전이 영역 내의 기판에 어닐링이 수행될 수 있다.
상기 어닐링은 기판에 증착된 성막의 반응을 안정화 시키거나, 성막 내의 핵이 결정화되거나 성막 내의 핵이 성장될 수 있다. 또한, 성막 전이 영역 내에서 기판은 상기 제 1 노즐부에서 증착된 성막의 응력이 해제되어, 최종 생성물인 박막의 크랙(crack)을 방지할 수 있다. 따라서, 상기 제 1 노즐부 및 상기 제 2 노즐부 사이에 정의된 성막 전이 영역을 통과하는 기판은 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치는 제 1 노즐부로부터 공급되는 제 1 전구체 스트림과 제 2 노즐부로부터 공급되는 제 2 전구체 스트림이 서로 다른 성질을 가짐으로써, 기판 위에 제 1 전구체 스트림으로부터 형성된 제 1 층이 코팅되고, 제 2 전구체 스트림으로부터 형성된 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅되어 기판에 이중 박막 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법은 제 1 전구체 스트림이 퇴적되는 제 1 퇴적 영역과 제 2 전구체 스트림이 퇴적되는 제 2 퇴적 영역의 사이에 성막 전이 영역을 포함한다. 또한, 상기 제 1 전구체 스트림 및 상기 제 2 전구체 스트림은 기판의 수직 방향에 대하여 분사각을 갖는 제 1 노즐부 또는 제 2 노즐부로부터 제공될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전구체 스트림 또는 상기 제 2 전구체 스트림을 제공하는 제 1 노즐부 또는 제 2 노즐부의 분사각은 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절될 수 있다. 따라서, 상기 성막 전이 영역은 상기 분사각에 의해 정의될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치 또는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법은 제 1 노즐부로부터 공급되는 제 1 전구체 스트림과 제 2 노즐부로부터 공급되는 제 2 전구체 스트림이 동일한 성질을 갖는 전구체를 포함함으로써, 1 번의 인라인 공정으로 기판 위에 제 1 전구체 스트림으로부터 형성된 제 1 층 및 제 2 전구체 스트림으로부터 형성되고, 상기 제 1 층과 성질은 동일하고, 두께 또는 패턴의 형상과 같이 물리적으로 다른 특성을 갖는 제 2 층이 코팅될 수 있다.
도 4a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1200)를 나타내는 단면도이다. 도 4b는 도 4a의 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1200)의 노즐부들의 사시도이다. 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1200)는 도 1의 본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법에 이용될 수 있다.
도 4a에 도시된 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1200)는 제 1 노즐부(300C_1) 및 제 2 노즐부(300C_2)를 제외하고는 도 2a에 도시된 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1000)와 동일하므로 상세한 설명은 생략 한다.
인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1200)는 반응 챔버(CH)에 설치된 지지 장치(CB)와 제 1 노즐부(300C_1) 및 제 2 노즐부(300C_2)를 포함할 수 있다. 일 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1200)는 제 1 노즐부(300C_1)와 제 2 노즐부(300C_2) 사이에 회전부(CP)가 더 설치될 수 있다.
도 4a에서는 제 1 노즐부(300C_1) 및 제 2 노즐부(300C_2)로 구성된 이중 노즐 구조를 예시하지만, 다른 실시예에서, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1200)는 3 이상의 노즐부들을 가질 수도 있다. 참조 번호 100, 200, 400 및 500은 각각 전처리부, 제 1 배기부, 제 2 배기부 및 후처리부를 예시하며, 본 발명의 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1200)는 이들 중 적어도 하나 이상을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 반응 챔버(CH)는 공정 단계별로 전처리 영역(PA), 배기 영역(EA1), 제 1 퇴적 영역(DA1), 성막 전이 영역(TA3), 제 2 퇴적 영역(DA2), 배기 영역(EA2) 및 후처리 영역(CA)으로 정의될 수 있다. 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치(1200)의 지지 장치(CB)는 표면 상에 박막을 코팅하는 동안 상기 기판의 이송이 가능한 컨베이어 벨트 또는 롤러 장치와 같은 이송 시스템을 포함한다. 일 실시예에서, 지지 장치(CB)는 상기 기판을 지지하여 일 방향(A)으로 이송시킴으로써, 상기 기판을 공정 단계별로 전처리 영역(PA), 배기 영역(EA1), 제 1 퇴적 영역(DA1), 성막 전이 영역(TA3), 제 2 퇴적 영역(DA2), 배기 영역(EA2) 및 후처리 영역(CA)으로 전달할 수 있다.
도 1과 함께 도 4b를 참조하면, 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB2)는 제 1 노즐부(300C_1)에 의해 정의되는 제 1 퇴적 영역(DA1)에서 제 1 퇴적 단계(S20)를 겪는다. 제 1 노즐부(300C_1)는 제 1 전구체 스트림(PS1)을 피처리체(SUB2) 상에 분사한다. 제 1 노즐부(300C_1)는 제 1 전구체를 생성하여 공급하는 제 1 원료 공급부(PP1)로부터 상기 제 1 전구체를 전달 받기 위한 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(PS1)의 제공을 위해 제 1 노즐부(300C_1)는 제 1 원료 공급부(PP1)로부터 전달되는 상기 제 1 전구체와 상기 운반 가스의 균일한 혼합을 위한 혼합부와 균일하게 혼합된 제 1 전구체 가스를 분사하기 위한 분사 홀 또는 슬릿(SL1)을 포함할 수 있다. 도 4b에서는, 제 1 노즐부(300C_1)와 후술될 제 2 노즐부(300C_2)가 상기 혼합부를 공유하고, 회전부(CP)에 의해 상기 혼합부가 회전되어 제 1 전구체 가스가 순환되는 것을 예시한다. 회전부(CP)는 원통형의 혼합 용기를 포함할 수 있고, 상기 혼합 용기는 일 방향으로 회전되어 제 1 전구체 스트림(PS1) 또는 제 2 전구체 스트림(SP2)을 순환시킬 수 있다. 상기 회전부의 회전 속도는 별도의 제어부에 의해 조절될 수 있다.
제 1 노즐부(300C_1)는 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)에 대하여 역방향으로 제 1 전구체 스트림(PS1)을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시예에서, 제 1 노즐부(300C_1)의 분사 홀 또는 슬릿(SL1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)에 대하여 역방향으로 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 노즐부(300C_1)는 회전부(CP)에 연결될 수 있다. 회전부(CP)는 원심력을 갖도록 일 방향으로 회전될 수 있다. 따라서, 제 1 노즐부(300C_1)로부터 공급된 제 1 전구체 스트림(PS1) 또는 제 2 전구체 스트림(PS2)이 균일하게 순환되거나 이들 사이의 반응을 활성화시킬 수 있다.
제 1 노즐부(300C_1)와 유사하게, 제 2 노즐부(300C_2)는 제 2 전구체를 생성하여 공급하는 제 2 원료 공급부(PP2) 및 적어도 하나 이상의 공급 파이프(PI2)들을 포함할 수 있다. 상기 제 2 전구체는 상기 제 1 전구체와 동종 또는 이종의 물질을 포함할 수 있다. 제 2 노즐부(300C_2)는 제 2 전구체 스트림(PS2)의 제공을 위해 제 2 노즐부(300C_2)는 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 전달되는 상기 제 2 전구체와 운반 가스의 균일한 혼합을 위한 혼합부와 균일하게 혼합된 제 2 전구체 가스를 분사하기 위한 분사 홀 또는 슬릿(SL2)을 포함할 수 있다. 제 2 노즐부(300C_2)는 제 2 퇴적 단계(S40)에서 사용될 수 있다. 이에 관하여는 별도로 상세히 후술하도록 한다.
일 실시예에서, 피처리체(SUB1)가 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB2)에 제 1 노즐부(300C_1)로부터 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)이 제공되어 피처리체(SUB2) 상에 제 1 층이 퇴적될 수 있다(S20). 일 실시예에서, 피처리체(SUB2)에 제 1 전구체 스트림(PS1)을 제공하는 반응 챔버(CH)의 제 1 퇴적 영역(DA1)을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 제 1 퇴적 영역(DA1)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 400 ℃ 미만일 수 있다.
슬릿(SL1)은 제 1 공급부(PP1)의 공급 파이프들(PI1)의 출력단을 가로지르는 개구를 가질 수 있다. 상기 슬릿은 단일 개구이거나 복수개의 슬릿형 개구들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 원료 공급부(PP1)에서 제공되어 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI1)로 이동된 제 1 전구체 스트림(SP1)이 슬릿(SL1)을 통해 피처리체(SUB2)로 제공될 수 있다. 제 1 노즐부(300C_1)의 슬릿(SL1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 1 분사각(Θ1)을 가질 수 있다.
제 1 노즐부(300C_1)의 슬릿(SL1)으로부터 제공되는 제 1 전구체 스트림(SP1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 역방향으로 분사될 수 있다. 예를 들어, 제 1 분사각(Θ1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
다른 실시예에서, 제 1 노즐부(300C_1)의 슬릿(SL1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 1 분사각(Θ1)을 가질 수 있다. 제 1 원료 공급부(PP1)에서 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 원료 공급부(PP2)에서 제공된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 혼합된 혼합 스트림은 슬릿(SL1)으로부터 분사될 수 있다.
상기 혼합 스트림은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 역방향으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 1 분사각(Θ1)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
제 1 노즐부(300C_1)로부터 퇴적된 피처리체(SUB2)가 제 2 노즐부(300C_2)로부터 퇴적될 피처리체(SUB4)로 이송되기 전에, 피처리체(SUB3)에 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성하는 성막 전이 단계가 수행될 수 있다 (S30).
제 1 전구체 스트림(SP1)이 분사되어 퇴적된 피처리체(SUB2)는 일 방향(A)으로 이송되어 피처리체(SUB3)의 성막 전이 단계(S30)가 수행되는 성막 전이 영역(TA3)을 정의할 수 있다. 성막 전이 영역(TA3)은 제 1 퇴적 영역(DA1) 및 제 2 퇴적 영역(DA2) 사이의 영역으로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 성막 전이 영역(TA3)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 600 ℃ 미만일 수 있다.
또한, 성막 전이 영역(TA3)은 반응 챔버(CH)의 제 1 노즐부(300C_1)와 제 2 노즐부(300C_2) 사이의 공간으로 정의될 수 있다. 일 실시예에서, 피처리체(SUB2)가 일 방향(A)으로 이송되어 성막 전이 영역(TA3)에 피처리체(SUB3)가 전달될 수 있다.
일 실시예에서, 성막 전이 영역(TA3)의 피처리체(SUB3)에는 제 1 전구체 스트림(SP1) 및 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공되지 않을 수 있다. 예를 들어, 제 1 전구체 스트림(SP1) 또는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공받지 않은 성막 전이 영역(TA3)의 피처리체(SUB3)에 대하여, 에이징 또는 어닐링이 수행될 수 있다.
상기 에이징 또는 어닐링은 피처리체(SUB3)에 증착된 성막의 반응을 안정화시키거나, 제 1 퇴적 영역에서 형성된 제 1 층, 예를 들면 생성된 핵을 결정화 또는 성장시키거나 박막 내의 결정립을 성장시킬 수 있다. 또한, 성막 전이 영역(TA3)의 피처리체(SUB3)는 제 1 노즐부(300C_1)에서 증착된 박막에 누적된 응력을 해제시켜 최종 생성물인 박막의 크랙(crack)을 방지할 수 있다.
또한, 기판이 제 1 노즐부(300C_1) 및 제 2 노즐부(300C_2) 사이에 정의된 성막 전이 영역(TA3)을 통과하여 선택적으로 박막의 성질을 전이시킴으로써 기판에 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성할 수 있다.
일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB4)는 제 2 노즐부(300C_2)에 의해 정의되는 제 2 퇴적 영역(DA2)에서 제 2 퇴적 단계(S40)를 겪는다. 제 2 노즐부(300C_2)는 제 1 노즐부(300C_1)의 후방에 배치될 수 있다. 제 2 노즐부(300C_2)는 회전부(CP)를 중심으로 제 1 노즐부(300C_1)와 대칭적으로 연결될 수 있다.
제 2 노즐부(300C_2)는 제 2 전구체 스트림(PS2)을 피처리체(SUB4) 상에 분사한다. 제 2 노즐부(300C_2)는 제 2 전구체를 생성하여 공급하는 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 상기 제 2 전구체를 전달 받기 위한 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)에 결합될 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 전구체 스트림(PS2)의 제공을 위해 제 2 노즐부(300C_2)는 제 2 원료 공급부(PP2)로부터 전달되는 상기 제 2 전구체와 운반 가스의 균일한 혼합을 위한 혼합부와 균일하게 혼합된 제 2 전구체 가스를 분사하기 위한 분사 홀 또는 슬릿(SL2)을 포함할 수 있다. 도 4b에서는, 제 1 노즐부(300C_1)와 제 2 노즐부(300C_2)가 상기 혼합부를 공유하고, 회전부(CP)에 의해 상기 혼합부가 회전되어 제 2 전구체 가스가 순환되는 것을 예시한다.
제 2 노즐부(300C_2)는 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)에 대하여 순방향으로 제 2 전구체 스트림(PS2)을 제공할 수 있다. 이를 위하여, 일 실시예에서, 제 2 노즐부(300C_2)의 분사 홀 또는 슬릿(SL2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)에 대하여 순방향으로 설치될 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 노즐부(300C_2)는 회전부(CP)에 연결될 수 있다. 회전부(CP)는 원심력을 갖도록 일 방향으로 회전될 수 있다. 따라서, 제 2 노즐부(300C_2)로부터 공급된 제 1 전구체 스트림(PS1) 또는 제 2 전구체 스트림(PS2)이 균일하게 순환되거나 이들 사이의 반응을 활성화시킬 수 있다.
일 실시예에서, 피처리체(SUB3)가 일 방향(A)으로 이송된 피처리체(SUB4)에 제 2 노즐부(300C_2)로부터 제공된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 제공되어 피처리체(SUB4) 상에 제 2 층이 퇴적될 수 있다(S40). 일 실시예에서, 피처리체(SUB4)에 제 2 전구체 스트림(PS2)을 제공하는 반응 챔버(CH)의 제 2 퇴적 영역(DA2)을 정의할 수 있다. 일 실시예에서, 제 2 퇴적 영역(DA2)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 400 ℃ 미만일 수 있다.
슬릿(SL2)은 제 2 공급부(PP2)의 공급 파이프들(PI2)의 출력단을 가로지르는 개구를 가질 수 있다. 상기 슬릿은 단일 개구이거나 복수개의 슬릿형 개구들을 포함할 수 있다.
일 실시예에서, 제 2 원료 공급부(PP2)에서 제공되어 적어도 하나 이상의 공급 파이프들(PI2)로 이동된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 슬릿(SL2)을 통해 피처리체(SUB4)로 제공될 수 있다. 제 2 노즐부(300C_2)의 슬릿(SL2)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 2 분사각(Θ2)을 가질 수 있다.
제 2 노즐부(300C_2)의 슬릿(SL2)으로부터 제공되는 제 2 전구체 스트림(SP2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 순방향으로 분사될 수 있다. 예를 들어, 제 2 분사각(Θ2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
다른 실시예에서, 제 2 노즐부(200C_2)의 슬릿(SL2)은 피처리체(SUB2)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 2 분사각(Θ2)을 가질 수 있다. 제 1 원료 공급부(PP1)에서 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 원료 공급부(PP2)에서 제공된 제 2 전구체 스트림(SP2)이 혼합된 혼합 스트림은 슬릿(SL2)으로부터 분사될 수 있다.
상기 혼합 스트림은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 순방향으로 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 2 분사각(Θ2)은 피처리체(SUB4)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 하여 0 °보다 크고 90 ° 미만일 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 전구체 스트림(SP2)은 동일한 물질을 포함할 수 있다. 따라서 제 1 노즐부(300C_1)로부터 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 노즐부(300C_2)로부터 제공되는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 동일한 성질을 갖는 전구체를 포함함으로써, 1 번의 인라인 공정으로 기판 위에 제 1 전구체 스트림(SP1)으로부터 형성된 제 1 층 및 제 2 전구체 스트림(SP2)으로부터 형성되고, 상기 제 1 층과 성질은 동일하고, 두께 및 패턴의 형상과 같은 물리적인 특성이 다른 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅될 수 있다.
다른 실시예에서, 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 전구체 스트림(SP2)은 서로 다른 전구체를 포함할 수 있다. 따라서 제 1 노즐부(300C_1)로부터 제공된 제 1 전구체 스트림(SP1)과 제 2 노즐부(300C_2)로부터 제공되는 제 2 전구체 스트림(SP2)이 서로 다른 성질을 가짐으로써, 기판 위에 제 1 전구체 스트림(SP1)으로부터 형성된 제 1 층이 코팅되고, 제 2 전구체 스트림(SP2)으로부터 형성된 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅되어 기판에 이중 박막 구조가 형성될 수 있다.
일 실시예에서, 제 1 분사각(Θ1) 및 제 2 분사각(Θ2)은 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절될 수 있다. 성막 전이 영역(TA3)의 폭은 회전부(CP)의 지름 크기에 비례 될 수 있다. 또한, 성막 전이 영역(TA3)의 폭은 피처리체(SUB3)의 이송 방향(A)의 수직 방향을 기준으로 제 1 분사각(Θ1) 및 제 2 분사각(Θ2)을 합한 크기와 비례할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치는 제 1 노즐부로부터 공급되는 제 1 전구체 스트림과 제 2 노즐부로부터 공급되는 제 2 전구체 스트림이 서로 다른 성질을 가짐으로써, 기판 위에 제 1 전구체 스트림으로부터 형성된 제 1 층이 코팅되고, 제 2 전구체 스트림으로부터 형성된 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅되어 기판에 이중 박막 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법은 제 1 전구체 스트림이 퇴적되는 제 1 퇴적 영역과 제 2 전구체 스트림이 퇴적되는 제 2 퇴적 영역의 사이에 성막 전이 영역을 포함한다. 또한, 상기 제 1 전구체 스트림 및 상기 제 2 전구체 스트림은 기판의 수직 방향에 대하여 분사각을 갖는 제 1 노즐부 또는 제 2 노즐부로부터 제공될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전구체 스트림 또는 상기 제 2 전구체 스트림을 제공하는 제 1 노즐부 또는 제 2 노즐부의 분사각은 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절될 수 있다. 따라서, 상기 성막 전이 영역은 상기 분사각에 의해 정의될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치 또는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법은 제 1 노즐부로부터 공급되는 제 1 전구체 스트림과 제 2 노즐부로부터 공급되는 제 2 전구체 스트림이 동일한 성질을 갖는 전구체를 포함함으로써, 1 번의 인라인 공정으로 기판 위에 제 1 전구체 스트림으로부터 형성된 제 1 층 및 제 2 전구체 스트림으로부터 형성되고, 상기 제 1 층과 성질은 동일하고, 두께 또는 패턴의 형상과 같이 물리적으로 다른 특성을 갖는 제 2 층이 코팅될 수 있다.
일 실시예에서, 기판의 수직 방향에 대한 제 1 노즐부(300C_1) 및 제 2 노즐부(300C_2)의 분사 방향은 대칭될 수 있다. 또한, 기판의 수직 방향에 대한 제 1 노즐부(300C_1) 및 제 2 노즐부(300C_2)의 분사 각도는 회전부(CP)에 의해 조절될 수 있다. 또한, 기판의 수직 방향에 대한 제 1 노즐부(300C_1)의 슬릿(SL1)과 및 제 2 노즐부(300C_2)의 슬릿(SL2)은 회전부(CP)를 중심으로 대칭될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치는 제 1 노즐부로부터 공급되는 제 1 전구체 스트림과 제 2 노즐부로부터 공급되는 제 2 전구체 스트림이 서로 다른 성질을 가짐으로써, 기판 위에 제 1 전구체 스트림으로부터 형성된 제 1 층이 코팅되고, 제 2 전구체 스트림으로부터 형성된 제 2 층이 상기 제 1 층 위에 코팅되어 기판에 이중 박막 구조가 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법은 제 1 전구체 스트림이 퇴적되는 제 1 퇴적 영역과 제 2 전구체 스트림이 퇴적되는 제 2 퇴적 영역의 사이에 성막 전이 영역을 포함한다. 또한, 상기 제 1 전구체 스트림 및 상기 제 2 전구체 스트림은 기판의 수직 방향에 대하여 분사각을 갖는 제 1 노즐부 또는 제 2 노즐부로부터 제공될 수 있다.
또한, 상기 제 1 전구체 스트림 또는 상기 제 2 전구체 스트림을 제공하는 제 1 노즐부 또는 제 2 노즐부의 분사각은 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절될 수 있다. 따라서, 상기 성막 전이 영역은 상기 분사각에 의해 정의될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치 또는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법은 제 1 노즐부로부터 공급되는 제 1 전구체 스트림과 제 2 노즐부로부터 공급되는 제 2 전구체 스트림이 동일한 성질을 갖는 전구체를 포함함으로써, 1 번의 인라인 공정으로 기판 위에 제 1 전구체 스트림으로부터 형성된 제 1 층 및 제 2 전구체 스트림으로부터 형성되고, 상기 제 1 층과 성질은 동일하고, 두께 또는 패턴의 형상과 같이 물리적으로 다른 특성을 갖는 제 2 층이 코팅될 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 하기의 특허청구범위에서 정하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.

Claims (26)

  1. 기판을 지지하여 이송하는 지지 장치;
    상기 기판의 이송 방향에 대하여 역방향으로 제 1 전구체 스트림을 제공하여 제 1 퇴적 영역을 정의하는 제 1 노즐부;
    상기 기판의 이송 방향을 기준으로 상기 제 1 노즐부의 후방에 배치되고, 상기 기판의 이송 방향에 대하여 순방향으로 제 2 전구체 스트림을 제공하여 제 2 퇴적 영역을 정의하는 제 2 노즐부; 및
    상기 제 1 퇴적 영역 및 상기 제 2 퇴적 영역 사이에 성막 전이 영역을 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 지지 장치는 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막 전이 영역은 상기 제 1 전구체 스트림 및 상기 제 2 전구체 스트림이 제공되지 않는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막 전이 영역 내에서, 상기 기판에 균일한 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건이 형성되는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 기판은 어닐링 되거나, 응력이 해제되어 크랙이 방지되거나, 생성된 핵의 결정화 또는 핵이 성장 되는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 기판의 이송 방향을 기준으로 상기 제 1 노즐부의 전방에 배치되는 제 1 배기부; 및
    상기 기판의 이송 방향을 기준으로 상기 제 2 노즐부의 후방에 배치되는 제 2 배기부를 더 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 동일한 전구체를 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 서로 다른 전구체를 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림의 분사각이 조절되는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림의 분사각은 상기 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절되는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 노즐부 및 상기 제 2 노즐부를 통해 염화 제2주석(SnCl4 ·5H20), 플루오르화암모늄(NH4F) 및 용매가 혼합된 전구체 용액이 공급되어, 불소함유 산화주석막(fluorine doped tin oxide)을 형성하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 성막 전이 영역(deposition transition zone)의 온도는 200 ℃ 보다 높고 600 ℃ 미만인 인라인 분무 열분해 박막 형성 장치.
  13. 기판의 이송이 가능한 지지 장치 상에 기판을 제공하는 단계;
    상기 기판이 이송되는 동안, 상기 기판의 이송 방향에 대하여 역방향으로 제 1 전구체 스트림을 제공하는 제 1 퇴적 단계;
    상기 제 1 퇴적 단계 이후에, 상기 제 1 퇴적 단계에서 형성된 제 1 퇴적물로부터 미세 패턴을 형성하기 위한 반응 조건을 형성하는 성막 전이 단계;
    상기 성막 전이 단계 이후에, 상기 기판이 이송되는 동안, 상기 기판의 이송 방향에 대하여 순방향으로 제 2 전구체 스트림을 제공하는 제 2 퇴적 단계를 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림 및 상기 제 2 전구체 스트림은 적어도 하나 이상의 노즐을 갖는 노즐부에 의해 제공되는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 지지 장치는 상기 기판을 가열하기 위한 히터를 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 성막 전이 단계는 소정 시간 동안 전구체 스트림이 제공되지 않는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  17. 제 13 항에 있어서,
    상기 성막 전이 단계에서, 상기 기판은 어닐링되거나, 응력이 해제되어 크랙이 방지되거나, 생성된 핵의 결정화, 핵이 성장되는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  18. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 퇴적 단계에서 발생된 부산물을 배기하는 제 1 배기 단계; 및
    상기 제 2 퇴적 단계에서 발생된 부산물을 배기하는 제 2 배기 단계를 더 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  19. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 동일한 전구체를 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  20. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 서로 다른 전구체를 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  21. 제 14 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림은 상기 노즐부에 의해 분사각이 조절되는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  22. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림과 상기 제 2 전구체 스트림의 분사각은 상기 기판의 수직 방향에 대해 대칭적으로 조절되는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  23. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 전구체 스트림 또는 상기 제 2 전구체 스트림은 염화 제2주석(SnCl4·5H20), 플루오르화암모늄(NH4F) 및 용매를 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  24. 제 13 항에 있어서,
    상기 성막 전이 단계의 온도는 200 ℃ 내지 600 ℃ 에서 수행되는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  25. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판이 제공된 이후에, 상기 기판이 표면 처리되는 단계를 더 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
  26. 제 13 항에 있어서,
    상기 기판을 급랭 및 냉각하는 단계를 더 포함하는 인라인 분무 열분해 박막 형성 방법.
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