KR20150129578A

KR20150129578A - 스프레이 열 분해용 노즐 및 이를 포함하는 박막 형성 장치

Info

Publication number: KR20150129578A
Application number: KR1020140056815A
Authority: KR
Inventors: 류도형; 주한용; 박성환; 김병종; 김보민; 진은주
Original assignee: (주)솔라세라믹
Priority date: 2014-05-12
Filing date: 2014-05-12
Publication date: 2015-11-20
Anticipated expiration: 2034-05-12
Also published as: KR101694750B1

Abstract

본 발명은 스프레이 열 분해법에 의한 박막 형성을 위한 확산 노즐, 이를 포함하는 박막 형성 장치 및 박막 형성 방법에 관한 것이다.　 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 노즐은, 각각 액적 생성실에 연결된 입력단 및 반응 챔버 측의 출력단을 가지고, 온도 및 유속 중 적어도 어느 하나에 대하여 독립적으로 제어가 가능한 복수의 액적 전달 유로들; 및 상기 액적 전달 유로들의 각 출력단을 가로 질러 지나는 개구를 갖는 공통 슬릿을 포함한다.

Description

스프레이 열 분해용 노즐 및 이를 포함하는 박막 형성 장치{Nozzle for spray pyrolysis deposition and film forming apparatus having the same}

본 발명은 기상 증착 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 스프레이 열 분해용 노즐 및 이를 포함하는 박막 형성 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.

전술한 응용들 중에 창 유리의 경우, 상기 FTO 도전막이 고투명도를 가질 뿐만 아니라 500 ℃ 까지 저항 변화가 거의 없고, 내화학성 및 내마모성이 뛰어나 가혹한 외부환경에도 적합성을 갖기 때문에 유력한 후보 물질로서 주목을 받고 있다. 상기 FTO 도전막의 형성은 일반적으로 화학기상증착(CVD), 원자층 증착(ALD) 또는 유기 기상증착(OVPD 또는 응축 코팅)과 같은 기상 증착 방법으로 제작된다.

그러나, 상기 창 유리와 같은 기판은 다양한 크기를 갖거나 대면적을 갖고, 그 응용에 따라 판상 또는 곡면과 같이 다양한 형상을 갖기 때문에 전술한 기상 증착 방법에 의해서는 설계된 특성을 구현하기 어려운 문제점이 있다.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 유리창과 같이 다양한 면적 및 형상을 갖는 피처리 상에 제어된 특성을 갖는 박막을 용이하게 형성할 수 있는 노즐 구조를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 전술한 이점을 갖는 확산 노즐을 갖는 박막 형성 장치를 제공하는 것이다.

또한, 본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는 제어된 특성의 FTO 박막을 형성하는 박막 형성 방법을 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 노즐 구조는, 스프레이 열 분해법에 의해 피처리체의 일 표면 상에 박막을 형성하기 위해 기상 전구체를 분무하는 확산 노즐이다. 상기 확산 노즐은, 각각 액적 생성실에 연결된 입력단 및 상기 반응 챔버 측의 출력단을 가지고, 온도 및 유속 중 적어도 어느 하나에 대하여 독립적으로 제어가 가능한 복수의 액적 전달 유로들; 및 상기 액적 전달 유로들의 각 출력단을 가로 질러 지나는 개구를 갖는 공통 슬릿을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 복수의 액적 전달 유로들 각각의 외벽에 가열 및 온도 유지를 위한 온도 제어 수단이 제공될 수 있다. 상기 공통 슬릿의 폭은 상기 액적 전달 유로의 내경보다 작을 수 있다.

상기 복수의 액적 전달 유로들의 출력단의 내경은 15 mm 내지 60 mm 의 범위 내이며, 상기 공통 슬릿의 개구의 폭은 2 mm 내지 10 mm 의 범위 내이다. 상기 공통 슬릿의 면적은 상기 복수의 액적 전달 유로들의 출력단의 단면적들의 총합보다 더 작다.

일 실시예에서, 상기 공통 슬릿을 통해 토출되는 기상 전구체의 흐름의 방향은 상기 피처리체의 표면에 대해 경사 배향될 수 있다. 또한, 상기 박막을 형성하는 동안, 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 동일한 방향으로 상기 피처리체가 이송되거나, 상기 확산 노즐이 상기 액적의 흐름 방향의 수평 성분과 반대 방향으로 구동될 수 있다.

상기 복수의 액적 전달 유로들은 서로 평행 배열된 어레이 구조를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 확산 노즐은 상부 면이 개방된 하우징의 내부에 배치되고, 상기 평행 배열된 복수의 액적 전달 유로들의 각 입력단은 상기 하우징의 상부 모서리들 중 어느 하나인 제 1 모서리에 의해 지지되고, 상기 각 출력단은 하부 모서리들 중 상기 제 1 모서리와 평행한 제 2 모서리로 향하고, 상기 제 2 모서리의 절개 부위가 상기 공통 슬릿을 정의할 수 있다.

상기 공통 슬릿과 상기 복수의 액적 전달 유로들의 각 출력단 사이에 어느 하나의 액적 전달 유로로부터 토출된 기상 전구체가 인접하는 다른 액적 전달 유로의 출력단으로 횡방향 드리프트되도록 하는 공통 드리프트 지대를 제공하는 캐비티를 더 포함할 수도 있다.

상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따르면, 스프레이 열 분해법에 의해 피처리체의 일 표면 상에 박막을 형성하기 위한 박막 형성 장치가 제공된다. 상기 박막 형성 장치는, 상기 피처리체를 재치하는 지지 수단; 및 상기 피처리체의 일 표면 상에 기상 전구체를 분무하기 위한 확산 노즐을 포함한다. 상기 확산 노즐은, 각각 액적 생성실에 연결된 입력단 및 상기 반응 챔버 측의 출력단을 가지고, 온도 및 유속 중 적어도 어느 하나에 대하여 독립적으로 제어가 가능한 복수의 액적 전달 유로들; 및 상기 액적 전달 유로들의 각 출력단을 가로 질러 지나는 개구를 갖는 공통 슬릿을 포함한다.

일 실시예에서, 상기 복수의 액적 전달 유로들 각각의 외벽에 가열 및 온도 유지를 위한 온도 제어 수단이 제공될 수 있다. 또한, 상기 공통 슬릿의 폭은 상기 액적 전달 유로의 내경보다 작을 수 있다.

상기 복수의 액적 전달 유로들의 출력단의 내경은 15 mm 내지 60 mm 의 범위 내이며, 상기 공통 슬릿의 개구의 폭은 2 mm 내지 10 mm 의 범위 내일 수 있다. 상기 공통 슬릿의 면적은 상기 복수의 액적 전달 유로들의 출력단의 단면적들의 총합보다 더 작을 수 있다.

상기 공통 슬릿을 통해 토출되는 기상 전구체의 흐름의 방향은 상기 피처리체의 표면에 대해 경사 배향될 수 있다. 상기 박막을 형성하는 동안, 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 동일한 방향으로 상기 피처리체가 이송되거나, 상기 확산 노즐이 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 반대 방향으로 구동될 수 있다.

상기 복수의 액적 전달 유로들은 서로 평행 배열된 어레이 구조를 가질 수 있다. 상기 확산 노즐은 상부 면이 개방된 하우징의 내부에 배열되고, 상기 평행 배열된 복수의 액적 전달 유로들의 각 입력단 측의 일부는 상기 하우징의 상부 모서리들 중 어느 하나인 제 1 모서리에 의해 지지되고, 상기 각 출력단은 하부 모서리들 중 상기 제 1 모서리와 평행한 제 2 모서리로 향하고, 상기 제 2 모서리의 절개 부위가 상기 공통 슬릿을 정의할 수 있다.

상기 공통 슬릿과 상기 복수의 액적 전달 유로들의 각 출력단 사이에 어느 하나의 액적 전달 유로로부터 토출된 기상 전구체가 인접하는 다른 액적 전달 유로의 출력단으로 횡방향 드리프트되도록 하는 공통 드리프트 지대를 제공하는 캐비티를 더 포함할 수 있다.

상기 확산 노즐은 부분 증착에 의한 패턴 및 두께의 구배를 갖는 박막을 형성하기 위한 것일 수 있다. 상기 박막은 불소 도핑된 주석 산화물을 포함하는 발열층을 포함할 수 있다.

상기 또 다른 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막의 형성 방법은, 스프레이 열 분해법에 의해 피처리체의 일 표면 상에 주석 산화물을 포함하는 발열층을 형성하는 박막 형성 방법이다. 각각 액적 생성실에 연결된 입력단 및 상기 반응 챔버 측의 출력단을 가지고, 온도 및 유속 중 적어도 어느 하나에 대하여 독립적으로 제어가 가능한 복수의 액적 전달 유로들을 통하여 제어된 상기 주석 산화물의 기상 전구체 흐름을 제공하는 단계; 및 상기 액적 전달 유로들의 각 출력단을 가로 질러 지나는 개구를 갖는 공통 슬릿을 통하여 상기 기상 전구체의 흐름이 상기 피처리체의 표면 상으로 토출되는 단계를 포함한다.

일 실시예에서, 상기 기상 전구체의 흐름이 상기 피처리체의 표면 상으로 토출되는 단계 동안, 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 동일한 방향으로 상기 피처리체가 이송되거나, 상기 확산 노즐이 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 반대 방향으로 구동된다.

본 발명의 실시예에 따르면, 온도 또는 유속 제어가 개별적으로 가능한 복수의 액적 전달 유로들과 이들의 출력단을 가로질러 지나는 개구를 갖는 공통 슬릿을 포함하는 확산 노즐을 통해 스프레이 열 분해법을 수행함으로써 유리창과 같이 다양한 면적 및 형상을 갖는 피처리 상에 제어된 두께 및 패턴을 갖는 박막을 용이하게 형성할 수 있는 노즐이 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 확산 노즐을 이용하여 온도 및 유속을 제어함으로써 식각 공정 없이 다양한 두께를 갖거나 패턴을 갖는 박막을 제조할 수 있는 박막 형성 장치가 제공될 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 난식각성 물질인 FTO 박막을 후속 식각 공정에 의존하지 않고서도 제어된 두께와 패턴을 갖도록 FTO 박막을 형성할 수 있는 박막 형성 방법이 제공된다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 장치를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 노즐의 구조를 도시하는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산 노즐를 도시하는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 형성 장치를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 확산 노즐을 이용하여 다양한 실시예에 따라 증착된 박막(TH)의 두께 프로파일을 도시하는 사시도들이다.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

박막 형성 장치(100)는 SPD 증착을 위한 반응 챔버(10), 박막 증착을 위한 전구체를 함유하는 액적을 생성하기 위한 액적 생성실(20); 상기 생성된 액적을 반응 챔버(10)로 전달하는 운반 가스를 공급하는 운반 가스 공급부(30); 및 상기 운반 가스에 함유된 상기 액적을 반응 챔버(10)로 전달하기 위한 액적 전달 유로들의 어레이(40)를 포함한다.

반응 챔버(10)의 반응 공간은 챔버 벽(CW)에 의해 한정되고, 챔버 벽(CW)은 외부와의 단열, 밀폐 및/또는 격리를 위한 적합한 구조를 갖는다. 다른 실시예에서, 챔버 벽(CW)은 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(CW) 또는 후드는 알루미늄, 스테인리스, 구리 또는 내화 금속과 재료로 제작되거나 코팅된 금속 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 재료 표면에 양극 처리 또는 세라믹 코팅 처리된 재료가 사용될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 챔버 벽(CW) 또는 후드는 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작될 수도 있다.

반응 챔버(10)의 구조는 피처리체(PS)의 코팅 처리를 위하여 적합한 구조 예를 들어, 원형 구조나 사각형 구조 그리고 이외에도 어떠한 형태의 구조를 가질 수 있다. 반응 챔버(10)는, 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.

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

반응 챔버(10) 내에는 피처리체(DP)에 상기 액적의 분무를 위한 노즐 어레이(NE)가 제공된다. 노즐 어레이(NE)는 액적 전달 유로들의 어레이(40)의 출력부와 공통 슬릿에 의해 구현된다. 이에 관하여는 별도로 상세히 후술하도록 한다. 일부 실시예에서, 반응 챔버(10) 내에는 반응 부산물과 반응 후의 잔류 전구체들을 제거하기 위한 진공 펌프와 연결된 포집기(도 4의 CE 참조)가 더 제공될 수도 있다.

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

상기 출발 용액으로부터 생성된 액적은 자체가 반응 용기의 역할을 함으로써 생성되는 입자 성장을 2차 성장 이내로 국한시킬 수 있어 균일한 입도를 갖는 입자를 얻을 수 있도록 한다. 이러한 액적의 크기는 상기 출발 용액의 표면 장력 및 밀도와 진동수에 의존하며, 출발 용액의 농도를 조절함으로써 입도의 크기와 입도의 분포가 조절될 수도 있다. 일부 실시예에서는, 입도 선별을 위해 적합한 선별 제어가 이루어질 수도 있다.

액적 생성실(20)에 결합되는 운반 가스 공급부(30)는 운반 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기(mass flow controller; MFC)와 적합한 밸브 시스템을 가질 수 있으며, 운반 가스 공급부(30)로부터 공급되는 운반 가스는 액적 생성실(20)을 경유하여 반응 챔버(10)로 전달되며, 상기 운반 가스는 상기 액적을 상기 반응 챔버(10)로 밀어 주는 역할을 하고, 액적 전달 유로들의 어레이(40)의 내벽에 액적이 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.

액적 전달 유로들의 어레이(40)는 복수의 액적 전달 유로들(도 2의 40 참조)을 포함한다. 복수의 액적 전달 유로들은 각각 외부에서 가열이 가능하도록 적합한 내열성을 갖는 스테인레스 스틸과 같은 금속 도관 또는 석영 도관으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 복수의 액적 전달 유로들의 내부 표면에는 내화학성 및 내부식성을 향상시키기 위해 테프론 재질의 코팅이나 흡착 방지를 위한 발수 코팅이 이루어질 수도 있다. 액적 전달 유로들의 가열은 상기 도관의 외부에 저항선을 감싸 이루어지는 저항 가열이나 할로겐 램프와 같은 복사 가열을 통해 수행될 수 있다. 도시하지는 아니하였으나, 액적 전달 유로들의 어레이(40)는 외부와의 격리를 위해 별도의 하우징 내에 부설될 수 있다.

바람직하게는, 복수의 액적 전달 유로들은 내부의 액적의 온도를 각 유로들마다 개별적으로 조절하기 위한 적합한 온도 제어 시스템을 가질 수 있다. 이 경우, 각 유로들의 외부에 저항선을 감싸고, 공급되는 전력의 양을 유로들마다 개별적으로 조절할 수 있는 저항 가열 방식이 유리할 수 있다. 그러나, 이러한 개별적 조절이 각 유로들의 온도를 동일하게 유지하도록 하는 것을 배제하는 것은 아니며, 각 유로들의 온도를 동일하게 하여 복수의 액적 전달 유로들을 경과하는 액적 또는 이로부터 파생된 기상 전구체 또는 중간 생성물들의 특성을 균일하게 함으로써 대면적의 피처리체에 균일한 박막을 형성하는 것도 본 발명의 중대한 이점이다.

복수의 액적 전달 유로들은 내부에 흐르는 액적의 유속을 개별적으로 설정할 수도 있다. 이를 위하여, 복수의 액적 전달 유로들의 내부 단면적은 각 유로들마다 다르게 설계될 수 있다. 예를 들면, 내부 단면적이 작은 유로에서의 액적 유속이 내부 단면적이 큰 유로에서의 액적 유속보다 더 크다. 또 다른 실시예에서, 각 전달 유로들에 게이트 밸브가 설치되어, 복수의 액적 전달 유로들의 내부 단면적이 서로 동일한 경우에도, 각 전달 유로들로 전달되는 액적을 턴온 또는 턴오프하거나 유량을 독립적으로 제어하여 유속을 제어할 수도 있을 것이다.

복수의 액적 전달 유로들의 어레이(40)는 반응 챔버(10) 내에서 확산 노즐(NE) 구조로 마감되며, 확산 노즐(NE)을 통하여 박막 형성을 위한 기상 전구체가 확산 노즐(NE)에 대향하는 피처리체(PS)에 분사된다. 확산 노즐(NE)과 피처리체(PS) 사이의 거리는 5 mm 내지 500 mm 범위 내일 수 있으며, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 확산 노즐(NE)로부터 분사되는 상기 기상 전구체의 주 흐름의 방향과 피처리체(PS)의 주면은 도시된 바와 같이 서로 수직할 수 있지만, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.

도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 확산 노즐(NE)의 구조를 도시하는 사시도이다.

도 2를 참조하면, 확산 노즐(NE)은 복수의 액적 전달 유로들(40)의 반응 챔버(10) 측의 출력단(40a) 및 공통 슬릿(SL)을 포함한다. 복수의 액적 전달 유로들(40)에 관하여는, 모순되지 않는 한 도 1을 참조하여 전술한 사항이 참조될 수 있다. 복수의 액적 전달 유로들(40)은 서로 평행 배열된 전달 유로들(40L)의 어레이를 포함한다. 복수의 액적 전달 유로들(40)의 각 전달 유로(40L)의 온도 및 유속 중 적어도 어느 하나가 전술한 바와 같이 독립적으로 제어되거나 설계될 수 있다. 그러나, 이러한 독립적으로 제어되는 것이 복수의 액적 전달 유로들(40)에 온도 및 유속을 균일하게 하는 것을 제외하는 것은 아니며, 복수의 액적 전달 유로들(40)의 온도 및/또는 유속을 균일하게 함으로써 피처리체 상으로 분무되는 기상 전구체 흐름의 불균일을 해소함으로써 균일한 두께, 조성 및 구조의 박막을 형성할 수 있다. 통상적으로, 직경이 큰 단일 액적 전달 유로를 사용하여 SPD 법에 의해 박막 형성을 시도하는 경우, 피처리체의 표면 상에 도달하는 기상 전구체 흐름이 피처리체의 각 지점과 단일 액적 전달 유로 사이의 경로 상의 차이에 따라 두께, 조성 및 구조 측면에서 균일한 박막을 형성하는데 실패하거나 기판 상에 파티클이 형성되는 것과 같은 불량을 초래할 수 있다.

각 전달 유로(40L)의 입력단(40b)은 액적 생성실(도 1의 20 참조)에 결합된다. 액적 생성실로부터 액적은 전달 유로(40L)의 입력단(40b)을 통해 전달 유로(40L) 내부로 유입되고, 상기 액적에 함유된 용매의 증발, 고온 반응, 열 분해, 운반 기체와 전구체 사이의 반응(예를 들면, 산화 또는 환원 반응), 클러스터의 형성 및 기체 분자의 형성 중 적어도 어느 하나 또는 2 이상의 단계들이 수반된다.

공통 슬릿(SL)은 각 전달 유로(40L)의 출력단을 가로지르는 개구를 갖는 공통 슬릿이다. 상기 공통 슬릿의 개구는 단일 개구이거나 복수개의 슬릿형 개구들을 포함할 수 있다. 공통 슬릿(SL)을 제공하기 위한 개방단을 갖는 노즐 하우징(50)이 제공될 수 있다.

노즐 하우징(50)의 내부에는 각 전달 유로(40)의 출력단(40a) 부터 공통 슬릿(SL)까지 각 전달 유로(40L)를 가로질러 연장되어 출력단(40a)으로부터 토출된 기상 전구체의 공통 드리프트 지대를 제공하는 캐비티가 제공된다. 상기 공통 드리프트 지대에서는 각 전달 유로(40L)로부터 토출된 기상 전구체가 캐비티의 공통 슬릿의 연장 방향, 즉, 인접하는 다른 전달 유로(40L) 쪽으로 횡방향 드리프트되어 공통 슬릿(SL)을 통해 균일화되거나 정규화된 흐름의 기상 전구체가 분사되도록 한다. 상기 캐비티의 일부가 개방되어 공통 슬릿(SL)이 제공된다.

공통 슬릿(SL)의 폭(t)은 각 전달 유로(40L)의 출력단(40a)의 내경(또는 최대 폭; w)보다 작다. 각 전달 유로(40L)의 출력단(40a)의 내경(또는 최대 폭; w)은 예를 들면, 15 mm 내지 60 mm 정도의 범위 내이며, 바람직하게는, 35 mm 내지 45 mm 의 범위 내이다. 공통 슬릿(SL)의 폭(t)은 2 mm 내지 10 mm 의 범위 내이며, 바람직하게는, 2 mm 내지 5 mm의 범위 내이다. 공통 슬릿(SL)의 폭이 2 mm 미만인 경우에는 기상 전구체의 토출량의 저하되면서 노즐 하우징(50) 내부에서 분진이 형성되며, 공통 슬릿(SL)의 폭(t)이 10 mm를 초과하면 기상 전구체 흐름의 균일화 또는 정규화 효과가 사라질 수 있다. (굳이 슬릿의 폭을 5 mm로 특정하여야 하는지요? 만약 6 mm로 하여 더 좋은 결과가 나오는 특허를 내는 경우가 있다면 방어가 되나요?--> 특허의 등록은 기술 공개의 대가로 주어지는 것이 법 취지여서, 등록 받고자 하는 발명은 일반 당업자가 과도한 실험에 의하지 않더라도 특허에서 의욕하는 효과를 용이하게 달성할 수 있도록 기술 공개를 해야합니다. 그 기술 공개는 명세서의 발명의 상세한 설명 부분에서 이루어집니다. 만약 이러한 기술 공개가 충실히 이루어지지 않았다고 판단되면 거절이유를 구성하게 되고, 애초에 그 내용이 명세서에 기재되어 있지 않으면 거절이유의 극복이 매우 어렵습니다. 본 발명은 노즐의 슬릿이 중요한 것이서, 그 효과와 관련된 구체적 스펙이 어느 정도 개시하여야 합니다. 따라서, 본 명세서에는 이를 중요시 여겨 우선 수치 범위를 잡아 놓았는데, 이 수치 범위는 자명한 설계 변경 사항이이서 항상 여유로운 범위로 수정 의견을 주시면 쉽게 반영될 수 있습니다.) 공통 슬릿(SL)의 면적은 각 전달 유로(40L)의 출력단의 단면적의 총합과 동일하거나 작다.

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

상기 공통 슬릿(SL)의 길이(R)는 30 cm 에서 3 m 까지 확장될 수 있으며, 그에 따라 각 전달 유로(40L)의 개수와 간격(s) 및 내부 직경(w), 그리고, 이에 따른 공통 슬릿(SL)의 폭(t)이 설계될 수 있다. 이와 같이 균일한 기상 전구체의 분사가 이루어질 수 있도록 공통 슬릿(SL)의 길이(R)가 확장될 수 있기 때문에 피처리체가 대면적 기판인 경우에도 균일한 성막을 달성할 수 있다.

만약 단일 전달 유로(40L)로 구성된 노즐이라면 대면적의 피처리체에 박막 코팅을 위해서는 상기 노즐을 피처리체의 표면 상에서 골고루 이동시키면서 박막 형성이 수행되어야 한다. 이 경우, 단일 전달 유로의 이동 경로 중에 반환 턴이 일어나는 영역에서는 단일 전달 유로의 노즐이 잔류하는 시간이 증대되어 코팅된 박막의 두께가 단일 전달 유로가 단순히 경과하는 영역에서 형성된 박막의 두께에 비하여 더 클 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시예에 따르면 단일 전달 유로를 나란히 배열하여 복수개로 확장함으로써 대면적의 피처리체 상에 균일한 두께의 박막을 형성하거나 정규화된 기상 전구체의 흐름에 의해 단차가 없고 분진이 없는 연속적인 패턴을 구현할 수 있게 된다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 확산 노즐(NE')를 도시하는 사시도이다. 도 3의 구성 부재들 중 도 2의 참조 부호와 동일한 참조 부호를 갖는 구성 부재에 관하여는 전술한 개시 사항을 참고할 수 있다.

도 3을 참조하면, 확산 노즐(NE')은 복수의 액적 전달 유로들(40)과 공통 슬릿(SL)을 포함한다. 확산 노즐(NE')은 하우징(60) 내부에 배치될 수 있다. 하우징(60)은 상단에 플랜지 구조(60a)를 가질 수 있으며, 플랜지 구조(60a)는 하우징(60)을 박막 형성 장치의 챔버 벽에 리벳, 볼트, 나사 또는 웰딩에 의해 고정되기 쉽도록 한다. 하우징(60)은 도시된 바와 같이 상부 면이 개방된 직육면체 형상을 갖지만, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 하우징(60)의 크기와 형상은 반응 공간에서의 기상 전구체의 제어된 흐름을 확보하도록 적절히 설계될 수 있다. 예를 들면, 하우징(60)의 크기가 너무 크거나 불연속적인 면을 갖는 경우 반응 공간의 음압에 의한 상승 기류와 공통 슬릿(SL)으로부터 토출되는 기상 전구체의 흐름이 충돌하면서 와류가 형성될 수 있고, 하우징(60)의 크기가 너무 작으면 복수의 액적 전달 유로들(40)로부터 토출되는 기상 전구체의 혼합 효과가 감소될 수 있다.

일 실시예에서, 평행 배열된 복수의 액적 전달 유로들(40)의 각 입력단(40b)은 하우징(60)의 상부 모서리들 중 어느 하나인 제 1 모서리(60UE)에 의해 지지될 수 있다. 복수의 액적 전달 유로들(40)의 각 출력단(40a)은 하우징(60)의 하부 모서리들 중 제 1 모서리(60UE)와 평행한 제 2 모서리(60LE)를 향하고, 이 경우, 제 2 모서리(60LE)의 절개 부위가 확산 노즐(NE')의 공통 슬릿(SL)을 정의할 수 있다.

공통 슬릿(SL)과 각 전달 유로들(40L)의 출력단(40a) 사이에는 공통 드리프트 지대를 형성하는 캐비티(50)가 제공될 수 있다. 캐비티(50)를 정의하기 위한 벽 일부는 하우징(60)의 바닥면에 의해 제공될 수도 있다. 캐비티(50)를 한정하는 다른 면은 절단 및 절곡된 금속 부재를 통해서 제공될 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 형성 장치(200)를 도시한다.

도 4를 참조하면, 박막 형성 장치(200)는 피처리체(PS)의 표면 상에 박막을 코팅하는 동안 피처리체(PS)의 이송이 가능한 컨베이어 벨트 또는 롤러 장치와 같은 이송 시스템(CB_1)을 포함한다. 이 경우, 반응 공간을 한정하는 챔버 월은 피처리체(PS)의 반입과 반출을 위하여 게이트를 갖는 후드 타입일 수 있지만, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.

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

공통 슬릿(도 2 및 도 3의 SL 참조)을 통해 토출되는 기상 전구체의 흐름의 방향은 피처리체(P)의 표면에 대하여 경사 배향 (θ )되도록 확산 노즐(NE)이 배치될 수 있다. 일부 실시예에서는, 피처리체(PS)가 이송되는 경우, 박막이 형성되는 동안 피처리체(PS)는 화살표 E로 나타낸 바와 같이 액적의 흐름 방향의 수평 성분과 동일한 방향으로 이송될 수 있다. 다른 실시예에서는, 피처리체(PS)가 고정된 경우, 상대적으로 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 반대 방향으로 확산 노즐(NE)이 구동될 수도 있다. 피처리체(PS)에 박막 형성이 완료되면 피처리체(PS)는 반응 공간으로부터 반출되어 후속 공정을 위한 다른 이송 시스템(CB_2)으로 전달된다.

도 5a 및 도 5b는 확산 노즐(NE)을 이용하여 다양한 실시예에 따라 증착된 박막(TH)의 두께 프로파일을 도시하는 사시도들이다.

도 5a 및 도 5b를 참조하면, 확산 노들(NE)을 이용하여 피처리체(PS), 예를 들면, 창호로서 적용될 유리, 타일, 세라믹, 금속 상에 박막(TH)이 형성된다. 박막(TH)은 발열창을 제조하기 위한 FTO 투명 도전막일 수 있다. 일 실시예에서, 분무 열 분해법에 의해 FTO 전구체 용액은 주석 전구체로서 SnCl₄·5H₂O, (C₄H₉)₂Sn(CH₃COO)₂, (CH₃)₂SnCl₂, 또는 (C₄H₉)₃SnH 와 같은 화합물이 사용될 수 있으며, 다른 전구체가 사용될 수도 있다. 불소 전구체로서 NH₄F, CF₃Br, CF₂Cl₂, CH₃CClF₂, CF₃COOH, 또는 CH₃CHF₂ 와 같은 화합물이 사용될 수 있다. 이들 전구체를 소정 중량비 F/Sn 를 갖도록 증류수 또는 알코올에 혼합하여 혼합 용액을 제조한 후, 이를 액적 생성실(도 1의 20 참조)에 장착하여 액적을 발생시킬 수 있다. 피처리체(PS)인 유리 기판의 온도는 400 ℃ 내지 600 ℃ 로 유지한 후 기상 전구체를 확산 노즐(NE)을 통해 분사함으로써 그 상부에 FTO 박막(TH)을 형성할 수 있다.

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

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

도 5a의 경우, 피처리체(PS)의 M 부분에 박막(TH)을 형성할 때는 전달 유로들(40L)을 모두 개방하여 기상 전구체를 공통 슬릿(SL)에 전면적으로 공급하여 박막(TH)을 증착한다. 이후 피처리체(PS)의 중간 영역인 N 부분에서는 피처리체(PS)의 가장자리에만 박막(TH)이 형성되며, 이 경우, 각 전달 유로들(40L)에 부설되는 게이트 밸브 시스템을 통하여 전달 유로들(40L) 중 양측 가장자리의 전달 유로만 개방하고 중앙부의 전달 유로들은 폐색한 상태에서 가장자리의 전달 유로에서 토출되는 기상 전구체를 공통 슬릿(SL)을 통해 분사하면 해당 패턴을 갖는 박막(TH)을 파티클 발생의 위험 없이 증착할 수 있다. 이 경우, 토출되는 기상 전구체의 흐름(K)이 공통 슬릿(SL)에 의해 퍼지는 효과가 있어 박막(TH)가 증착된 곳과 증착되지 않은 곳의 경계는 예리한 스텝을 갖지 않고, 두께의 구배를 갖게 된다. 피처리체(PS)의 O 부분에서 박막(TH)을 형성할 때는 다시 전달 유로들(40L)을 모두 개방하여 기상 전구체를 공통 슬릿(SL)에 전면적으로 공급한다.

도 5b의 경우, 피처리체(PS)의 가장자리를 따라 스트라이프 형태로 박막(TH)이 증착된 경우이다. 이를 위해서는, 전달 유로들(40L)의 어레이에서 중앙부의 하나 또는 그 이상의 전달 유로들은 폐색(Off)하고, 양측 가장자리 부근의 전달 유로들에 대해서는 개방(On) 상태에서 분사되는 기상 전구체의 양을 조절하면 된다. 개방(On) 상태의 3 개의 전달 유로들 중 내측 전달 유로(40L3)의 기상 전구체의 토출량이 가장 크고, 그 다음 바깥쪽 전달 유로들(40L1, 40L2)의 기상 전구체의 토출량이 감소된다면, 도 5b에 도시된 바와 같은 두께 프로파일을 갖는 스트라이프 형태의 박막(TH)을 얻을 수 있다.

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

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

전술한 박막 증착 장치에 따르면, 무화기와 노즐을 포함하는 간단한 장치를 이용하여 진공은 물론 대기 중에서도 실시 가능하고, 성막 속도가 느리거나 진공 배기 수단을 필요로 하는 스퍼터법이나 고가의 원료와 기화기를 필요로 하는 화학기상증착 법에 비에 더 빠른 속도로 비교적 두꺼운 투명 발열층을 경제성 있게 형성할 수 있다.

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

Claims

스프레이 열 분해법에 의해 피처리체의 일 표면 상에 박막을 형성하기 위해 기상 전구체를 분무하는 확산 노즐로서,
각각 액적 생성실에 연결된 입력단 및 상기 반응 챔버 측의 출력단을 가지고, 온도 및 유속 중 적어도 어느 하나에 대하여 독립적으로 제어가 가능한 복수의 액적 전달 유로들; 및
상기 액적 전달 유로들의 각 출력단을 가로 질러 지나는 개구를 갖는 공통 슬릿을 포함하는 확산 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 액적 전달 유로들 각각의 외벽에 가열 및 온도 유지를 위한 온도 제어 수단이 제공되는 확산 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 공통 슬릿의 폭은 상기 액적 전달 유로의 내경보다 작은 확산 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 액적 전달 유로들의 출력단의 내경은 15 mm 내지 60 mm 의 범위 내이며, 상기 공통 슬릿의 개구의 폭은 2 mm 내지 10 mm 의 범위 내인 확산 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 공통 슬릿의 면적은 상기 복수의 액적 전달 유로들의 출력단의 단면적들의 총합보다 더 작은 확산 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 복수의 액적 전달 유로들은 서로 평행 배열된 어레이 구조를 갖는 확산 노즐.
제 1 항에 있어서,
상기 확산 노즐은 상부 면이 개방된 하우징의 내부에 배치되고,
상기 평행 배열된 복수의 액적 전달 유로들의 각 입력단은 상기 하우징의 상부 모서리들 중 어느 하나인 제 1 모서리에 의해 지지되고, 상기 각 출력단은 하부 모서리들 중 상기 제 1 모서리와 평행한 제 2 모서리로 향하고, 상기 제 2 모서리의 절개 부위가 상기 공통 슬릿을 정의하는 확산 노즐.
제 1 항 또는 제 7 항에 있어서,
상기 공통 슬릿과 상기 복수의 액적 전달 유로들의 각 출력단 사이에 어느 하나의 액적 전달 유로로부터 토출된 기상 전구체가 인접하는 다른 액적 전달 유로의 출력단으로 횡방향 드리프트되도록 하는 공통 드리프트 지대를 제공하는 캐비티를 더 포함하는 확산 노즐.
스프레이 열 분해법에 의해 피처리체의 일 표면 상에 박막을 형성하기 위한 박막 형성 장치로서,
상기 피처리체를 재치하는 지지 수단; 및
상기 피처리체의 일 표면 상에 기상 전구체를 분무하기 위한 확산 노즐을 포함하며,
상기 확산 노즐은,
각각 액적 생성실에 연결된 입력단 및 상기 반응 챔버 측의 출력단을 가지고, 온도 및 유속 중 적어도 어느 하나에 대하여 독립적으로 제어가 가능한 복수의 액적 전달 유로들; 및
상기 액적 전달 유로들의 각 출력단을 가로 질러 지나는 개구를 갖는 공통 슬릿을 포함하는 박막 형성 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 액적 전달 유로들 각각의 외벽에 가열 및 온도 유지를 위한 온도 제어 수단이 제공되는 박막 형성 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 공통 슬릿의 폭은 상기 액적 전달 유로의 내경보다 작은 확산 노즐.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 액적 전달 유로들의 출력단의 내경은 15 mm 내지 60 mm 의 범위 내이며, 상기 공통 슬릿의 개구의 폭은 2 mm 내지 10 mm 의 범위 내인 박막 형성 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 공통 슬릿의 면적은 상기 복수의 액적 전달 유로들의 출력단의 단면적들의 총합보다 더 작은 박막 형성 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 공통 슬릿을 통해 토출되는 기상 전구체의 흐름의 방향은 상기 피처리체의 표면에 대해 경사 배향되는 박막 형성 장치.
제 14 항에 있어서,
상기 박막을 형성하는 동안, 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 동일한 방향으로 상기 피처리체가 이송되거나, 상기 확산 노즐이 상기 기상 전구체의 흐름 방향의 수평 성분과 반대 방향으로 구동되는 박막 형성 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 복수의 액적 전달 유로들은 서로 평행 배열된 어레이 구조를 갖는 박막 형성 장치.
제 16 항에 있어서,
상기 확산 노즐은 상부 면이 개방된 하우징의 내부에 배열되고,
상기 평행 배열된 복수의 액적 전달 유로들의 각 입력단 측의 일부는 상기 하우징의 상부 모서리들 중 어느 하나인 제 1 모서리에 의해 지지되고, 상기 각 출력단은 하부 모서리들 중 상기 제 1 모서리와 평행한 제 2 모서리로 향하고, 상기 제 2 모서리의 절개 부위가 상기 공통 슬릿을 정의하는 박막 형성 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 공통 슬릿과 상기 복수의 액적 전달 유로들의 각 출력단 사이에 어느 하나의 액적 전달 유로로부터 토출된 기상 전구체가 인접하는 다른 액적 전달 유로의 출력단으로 횡방향 드리프트되도록 하는 공통 드리프트 지대를 제공하는 캐비티를 더 포함하는 박막 형성 장치.
제 9 항에 있어서,
상기 확산 노즐은 상기 박막의 부분 증착에 의한 패턴 및 두께의 구배를 갖는 박막 프로파일을 형성하기 위한 것인 박막 형성 장치.
제 항에 있어서,
상기 박막은 불소 도핑된 주석 산화물을 포함하는 발열층을 포함하는 박막 형성 장치.
스프레이 열 분해법에 의해 피처리체의 일 표면 상에 불소가 도핑된 주석 산화물(FTO)을 포함하는 발열층을 형성하는 박막 형성 방법으로서,
각각 액적 생성실에 연결된 입력단 및 상기 반응 챔버 측의 출력단을 가지고, 온도 및 유속 중 적어도 어느 하나에 대하여 독립적으로 제어가 가능한 복수의 액적 전달 유로들을 통하여 제어된 FTO 박막의 기상 전구체 흐름을 제공하는 단계; 및
상기 액적 전달 유로들의 각 출력단을 가로 질러 지나는 개구를 갖는 공통 슬릿을 통하여 상기 기상 전구체의 흐름이 상기 피처리체의 표면 상으로 토출되는 단계를 포함하는 박막 형성 방법.
제 21 항에 있어서,
상기 FTO 박막의 부분 증착에 의해 패턴 및 두께의 구배를 갖는 박막 프로파일을 형성하는 단계를 더 포함하는 박막 형성 방법.