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KR20080021535A - 플라즈마 스프레이 장치 및 액체 전구체를 플라즈마 가스흐름에 도입시키는 방법 - Google Patents

플라즈마 스프레이 장치 및 액체 전구체를 플라즈마 가스흐름에 도입시키는 방법 Download PDF

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KR20080021535A
KR20080021535A KR1020070087054A KR20070087054A KR20080021535A KR 20080021535 A KR20080021535 A KR 20080021535A KR 1020070087054 A KR1020070087054 A KR 1020070087054A KR 20070087054 A KR20070087054 A KR 20070087054A KR 20080021535 A KR20080021535 A KR 20080021535A
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쟝-뤽 도리에
크리스토프 홀렌스타인
게라르드 바르베잣
아르노 레프케
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술처 멧코 아게
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Abstract

본 발명에 의한 플라즈마 스프레이 장치는 가열 존(6) 내에서 플라즈마 가스(5)를 가열하기 위한 플라즈마 토치(4)를 포함한다. 플라즈마 토치(4)는 플라즈마 가스 흐름(8)을 형성하기 위한 노즐 본체(7)을 구비한다. 개구부(9)는 노즐 본체(7)의 중앙 장축(10)을 따라서 형성되며, 플라즈마 가스(5)의 입구(12)를 구비한 수렴부(11), 개구부의 최소 단면적부를 포함하는 스로트부(13), 플라즈마 가스 흐름(8)의 출구(15)를 구비한 발산부(14)를 가진다. 유입관(16)은 공급부(19)로부터 플라즈마 가스 흐름(8) 내로 전구체(17)를 도입하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 관통 수단(18)은 액체 전구체(17)가 플라즈마 가스 흐름(8)내로 통과되도록 제공된다. 본 발명은 또한 액체 전구체(17)을 플라즈마 가스 흐름(8) 내로 도입시키는 방법, 및 기판(3)의 표면 코팅을 위해 본 발명에 의한 플라즈마 스프레이 장치(1) 및 방법의 용도에 관한 것이다.

Description

플라즈마 스프레이 장치 및 액체 전구체를 플라즈마 가스 흐름에 도입시키는 방법 {PLASMA SPRAYING DEVICE AND A METHOD FOR INTRODUCING A LIQUID PRECURSOR INTO A PLASMA GAS STREAM}
본 발명은 기판 위로 코팅을 스프레이(spraying)하기 위한 플라즈마 스프레이 장치 및 액체 전구체를 플라즈마 가스 흐름에 도입시키는 방법에 관한 것이며, 각 카테고리별 독립항의 특징부에 따라서 이러한 플라즈마 스프레이 장치 및/또는 이러한 플라즈마 스프레이 방법을 기판의 코팅을 위해 사용하는 것에 관한 것이다.
플라즈마 토치(torch)는 산업 기술에 사용되는 플라즈마 소스 중에서 가장 강력하며, 적절히 제어되는 것 중의 하나이다. 표면 코팅 기술에 있어서, 플라즈마 토치의 주요 응용예는 고체 입자를 주입시키는 방식의 열 스프레이(플라즈마 스프레이) 분야이다.
작업편(work piece)의 표면을 스프레이 분말로 코팅하기 위한 매우 다양한 플라즈마 스프레이 장치가 종래 기술로 공지되어 있으며, 완전히 상이한 기술 분야에서 폭넓게 사용되고 있다. 공지된 플라즈마 스프레이 장치는 종종 플라즈마 스프레이 건, 고출력 직류 소스, 냉각 부재, 및 플라즈마 스프레이 건의 플라즈마 플 레임(flame) 내로 스프레이 될 물질을 이동시키는 컨베이어를 포함한다. 종래의 분말 스프레이 기술에 있어서, 스프레이 될 물질은 물론 스프레이 분말이다.
대기(atmospheric) 플라즈마 스프레이에서, 수냉식 애노드(anode)와 수냉식인 텅스텐 캐소드(cathode) 사이의 플라즈마 토치 내에서 아크(arc)가 점화된다. 보통 아르곤, 질소, 또는 헬륨, 또는 불활성 가스와 질소 또는 수소의 혼합물인 공정 가스는 아크 내에서 플라즈마 상태로 변환되고, 20,000K에 달하는 온도의 플라즈마 빔이 발생된다. 가스의 열팽창에 의해서 200 내지 800 m/s의 입자 속도가 얻어진다. 스프레이 될 물질은, 애노드 영역의 내부 또는 외부에서 축방향 또는 반경 방향으로, 컨베이어 가스의 도움으로 플라즈마 빔에 들어온다.
개선된 표면 처리를 위한 새로운 시장을 열기 위해서, 공지된 플라즈마 스프레이 기술로부터 성공적인 요소들에 기초한 새로운 공정들이 현재 계속 개발 중이다. 개발되는 기술 중의 하나는 (고체 대신에) 액체 또는 기체 전구체를 사용하여 상기 전구체의 증발 및 분해(화학 기상 증착법, CVD)에 의해 박막을 증착하는 것이다.
US 2003/0077398에서는 나노 구조의 코팅 제조를 위한 종래 열 스프레이 증착 방법에서 나노입자 현탁액을 이용하는 방법에 대해 기재하고 있다. 이 방법은 플라즈마 가스 흐름에 주입하기 전에 나노 입자를 액상 매질 중에 분산시키기 위해 초음파가 사용되어야 한다는 단점이 있다.
WO 2006/043006에서는 나노 입자로 표면을 코팅하는 방법과 이 방법을 수행하기 위한 장치에 대해 개시하고 있다. 이 방법은 플라즈마 토치의 외부의 플라즈 마 젯(jet)으로 나노 입자의 콜로이드 졸을 주입하는 단계를 포함한다.
US 6,447,848은, 분말 주입 포트가 제거되고 대신 다중 주입 노즐이 상이한 액상 전구체와 슬러리를 동시에 플라즈마 플레임 내로 주입하는 개선된 Metco 9MB-플라즈마 토치를 개시한다. 즉, 액상 전구체는 플라즈마 토치의 외부에서 플라즈마 가스 흐름 내로 유입된다.
특히, 플라즈마 젯 내의 액체 주입은, 상기 확립된 플라즈마 분말 스프레이 기술에 사용되는 가스에 의해 운반되는 고체 분말 주입과 크게 달라서, 복잡한 작업이다. 따라서 액체 주입을 위해서는 한편으로는 플라즈마 토치 작동 파라미터를 채택하고, 다른 한 편으로는 새로운 기술의 발명과 설계를 통해 구체적인 개선을 하여야 한다.
주요 문제점 중 하나는, 종래 기술에 의한 일반적인 형태의 플라즈마 노즐에 액체를 주입함에 의해, 플라즈마 가스 흐름 내에 액체 분포 및/또는 압력을 거의 균일하게 얻는 것이 힘들다는 것이다. 액체는 플라즈마 가스 흐름 내에서 충분히 통과할 수 없으며, 액체가 플라즈마 가스 흐름 내로 유입되는 개별 유입관을 통과하는 순간에 팽창에 의해 동결될 수 있다.
즉, 저압에서 액체의 자발적인 기화 및 이로 인한 잠열의 방출은 종종 종래 기술의 플라즈마 스프레이 장치를 이용한 유입관의 출구에서의 잔류 액체 동결을 유발한다.
또다른 주요한 문제점은, 주입된 액체 젯 또는 스프레이를 산란시켜, 젯 코어 내로의 투과를 방해하는 주위 배럴 충격(surrounding barrel shocks)이나 압력 파(compression wave)를 동반하는 플라즈마 젯 흐름의 초음속 특성에 기인한다. 이에 따라, 열 플라즈마 CVD에 대해 예견되는 대부분의 작동 압력(100 mbar 미만)에 대한 (정상 압력 보다 낮은) 외부의 플라즈마 토치 노즐로부터의 액체 주입을 어렵게 한다.
반면, 산란을 피하기 위해서는, 주입된 액체 젯의 모멘텀이 충분히 높거나, 또는 배럴 충격파가 미치지 않도록 주입 파이프가 플라즈마 젯을 통과하여야 한다. 이는 높은 주입 속도를 필요로 하거나, 유입관에 대한 과도한 열 부하를 초래한다. 상기 제한 및 복잡성으로 인해, 종래 기술에 의한 토치 노즐의 외부로부터의 액체 주입은 플라즈마 가스 흐름 내로 액체를 충분히 통과시키기에 부적합한 것으로 판명되었다.
하지만, 공지된 플라즈마 스프레이 건의 디자인으로 인한 어려움, 특히 상기 수냉식 애노드 및 캐소드를 포함하는 복잡한 냉각 시스템으로 인해, 플라즈마 토치 내부의 액체 주입은 아직까지 고려되지 않고 있다.
따라서 본 발명의 목적은 종래 기술에서 알려진 단점을 극복한 개선된 플라즈마 스프레이 장치를 제조 가능하게 하며, 스프레이 액체 또는 고농도 액체 코팅인 액체 전구체를 플라즈마 토치의 플라즈마 가스 흐름 내로 다소 완전하게 통과시키려는 것이다. 본 발명의 목적은 또한 스프레이 코팅 또는 액체 코팅인 액체 전구체를 플라즈마 가스 흐름 내로 유입시키기 위한 새롭고 개선된 방법을 제공하는 것이다.
상기 목적을 해결하기 위한 본 발명의 주요 수단은 각 카테고리의 독립항의 특징에 의해 특징지어진다.
종속항들은 본 발명의 특히 바람직한 실시예에 관한 것이다.
따라서 본 발명은 열 스프레이 공정에 의해 기판 위로 코팅을 스프레이하기 위한 플라즈마 스프레이 장치에 관한 것이다. 상기 플라즈마 스프레이 장치는 가열 존 내에서 플라즈마 가스를 가열하기 위한 플라즈마 토치를 포함하며, 상기 플라즈마 토치는 플라즈마 가스 흐름을 형성하기 위한 노즐 본체를 포함하며, 상기 플라즈마 토치는 상기 노즐 본체의 중앙 장축을 따라 형성된 개구부를 가진다. 상기 개구부는 플라즈마 가스의 유입구를 구비한 수렴부, 상기 개구부의 최소 단면적(斷面積)부를 포함하는 스로트(throat)부, 및 상기 플라즈마 가스 흐름의 배출구를 구비한 발산부를 가지며, 액체 전구체를 상기 플라즈마 가스 흐름 내로 유입시키기 위한 유입관을 구비한다. 본 발명에 의하면, 관통 수단이 상기 액체 전구체를 플라즈마 가스 흐름 내로 통과시키기 위해 제공된다.
따라서, 본 발명에 있어서 상기 전구체를 플라즈마 가스 흐름 내로 깊숙히 본질적으로 완전히 통과시키는 관통 수단이 제공되는 것이 필요하다.
본 발명의 구체적인 실시예를 들기에 앞서, 본 발명에 관해 몇 가지 일반적 고려 사항과 사실에 대해 기재하기로 한다.
이하에서, 액체 전구체를 플라즈마 젯 안으로 주입하기 위한 본 발명에 의한 다양한 방법이 제시된다. 본 연구를 위해 사용된 플라즈마 스프레이 토치는 예컨대 감소된 압력(1 - 100 mbar)에서 동작하는 F4-VB 플라즈마 건이다. 본 방법은 다른 플라즈마 건에도 적용될 수 있으며, 또한 상대적으로 높은 공정 챔버 압력에도 적용가능하다.
예컨대 F4-VB(Sultzer Metco 제품)로 언급된 상기 플라즈마 건은 30 내지 60 SLPM의 아르곤 플로우, 300 - 700 A 범위의 전류, 0.1 내지 1000 mbar 범위의 챔버 압력에서 작동한다. 예컨대 액체 전구체, 플라즈마 건의 타입, 스프레이 등이 되는 코팅 등에 따라서, 다른 스프레이 파라미터가 상기 언급된 특정 파라미터보다 더 적절할 수 있음은 자명할 것이다.
플라즈마 젯 내의 액체 주입의 두 가지 다른 방식이 연구되었다. 직접 주입 방식 및 액체 전구체를 분무하는 방식(운반 가스로 액체 스프레이를 주입하는 방식)이다.
실험 액체는 예컨대 탈이온수이다. 감소된 압력에서 플라즈마 젯 내의 액체 주입에 있어서 본질적으로 두 가지 주요한 물리적 제한 요소가 있음이 발견되었다.
하나는, 주입관의 출구에서 잔류 액체의 동결을 유발하는 저압에서 액체의 자발적인 증발과 잠열의 연속적 방출이다.
또 하나는, 주입된 액체 젯이나 스프레이를 산란시키고, 젯 코어 내의 관통을 방해하는 주위 배럴 충격이나 압축파를 포함하는, 플라즈마 젯 흐름의 초음속 특성이다.
따라서, 주입 위치의 국지적 압력이 충분히 높아서, 열 플라즈마 CVD의 일반적인 작동 압력(예컨대 100 mbar 미만)의 대부분에 대해서 플라즈마 토치 노즐 외부의 액체 주입을 어렵게하는 자발적인 증발을 방지하여야 한다는 것이 본 발명의 중요한 내용이다. 반면, 주입 액체 젯의 모멘텀은 충분히 높고, 혹은 주입 파이프가 배럴 충격파가 미치지 않도록 플라즈마 젯을 관통하여 산란을 방지하여야 한다. 이는 높은 주입 속도를 필요로 하고, 및/또는 주입 파이프 또는 분무기에 대해 과도한 열 부담을 초래한다. 이러한 제한과 복잡성은 액체 전구체를 토치 노즐 내로 주입하는 본 발명에 의해 회피될 수 있으며, 본 발명은 또한 산업상 공정을 위한 추가적 집적화에 있어서도 더욱 실용적이라는 장점이 있다.
노즐 디자인에 대해서, 저압 플라즈마 스프레이에 사용되는 대부분의 토치 노즐은 "수렴-발산" 타입("Laval" 노즐이라고도 지칭됨)이다. 만일 챔버 압력이 충분히 낮다면, 플라즈마 플로우는 수렴 부분에서 가속화되어 M = 1(음파 흐름)에 도달하게 된다. 만일 노즐이 아래 방향으로 확장하지 않으며, 가스 속력은 M =1을 넘지 못하며 (쵸크 흐름), 최대 전체 흐름은 제한된다. 만일 초음속이 필요하거나 노즐 출구의 압력이 낮으면, 노즐 단면의 후속적인 증가(발산)이 필요하다. 이는 흐름으로 하여금 초음속까지 가속되도록 하며, 정압(static pressure)이 급격히 떨어져서 결국 출구에서 챔버 압력에 도달하게 된다(매치 흐름). 이것이 수렴-발산 노즐이 저압에서 사용되어야 하는 이유이다.
압력은 노즐의 수렴부에서 가장 높지만, 토치 수냉 채널과 아크 루트 애노드의 인접한 부착으로 인해 액체 주입이 용이하지 않다. 압력이 노즐의 발산부에서 감소하기 때문에, 액체 주입의 최적 위치는 실린더부(스로트부)의 끝부분이다. 저압 플라즈마 스프레이를 위해 사용된 모든 표준 F4-VPS 노즐은 모든 관련 공정 챔버 압력에 대해서, 스로트부에서 200 mbar를 넘지않는 압력을 나타낸다. 흐름이 발산부에서 초음속일 때, 스로트부에서 압력은 공정 챔버 압력에 의해 영향받지 않음을 주목하여야 한다. 또한, 전류나 가스 흐름과 같은 토치 작동 파라미터는 스로트부의 압력에 단지 약한 영향만을 미칠 뿐이다. 그러므로 본 발명에 의하면 액체 주입 위치의 압력을 증가시키는 것은 노즐 형태 및 크기를 조절하는 것이다.
특수한 노즐이 디자인되어, 스로트부의 압력을 증가시킨다. 그 기본 원리는 발산부의 길이를 증가시키는 것이다. 300 내지 650 mbar인 스로트부의 최적압력(토치 전류 및 가스 흐름 의존성)은, 6 mm 실린더 직경이 출구에서 10 mm 직경까지 확대되며, 길이는 25 mm인 노즐에 의해 얻어질 수 있다. 주목할 것은, 스로트 압력은 토치 전류의 증가에 따라 약간 증가하며, 만일 토치 가스 흐름이 30에서 60 SLPM 아르곤으로 증가하면 거의 두 배가 될 수 있다. 이러한 디자인의 부수적 효과는 출구 압력의 증가이며, 이는 "짧은" 표준 노즐에 비해서 높은 챔버 압력에서 부족팽창(under-expanded) 흐름을 유발한다. 하지만 특정 응용에 있어서 공정 챔버 압력에 플라즈마 흐름 압력을 부합시키는 것이 필요한 경우, 이러한 점은 단지 고려되어야 한다.
대기압 근처나 고압 작동의 경우, 노즐 내부의 압력은 상대적으로 높으며, 이는 주입 액체의 자발적인 증발을 유발하지 않는다. 그러므로, 이 경우 특수한 노즐을 개발할 필요는 없다.
요약하면, 자발적인 증발과 이어지는 액체의 동결을 막기 위해, 주입 위치의 압력은 바람직하게는 자발적 증발 압력보다 높아야 한다. 본 발명에 의하면, 이는 노즐 스로트의 주입 위치를 조절하고, 및/또는 스로트 압력을 증가시키기 위한 노즐 형태의 특수한 디자인을 통해 구현될 수 있다. 이는 F4-VB 건을 통해 성공적으로 구현되었다.
본 발명에 따르면, 특수 노즐 디자인을 통한 바람직한 액체 주입의 다른 가능한 방법들이 있다. 하나는 노즐의 발산부에 사선형 충격을 도입하는 것이다. 이러한 충격은 압력의 국지적 증가를 유도한다. 이는 노즐 벽 표면의 비연속성(예컨대 홈이나 계단)을 형성하여 구현될 수 있다. 다른 방법은, 발산부로 향하는 제2 수렴부를 삽입하여 압력을 증가시키고, 결과적으로 일반 충격을 통하는 흐름을 음속 아래 속도로 낮추는 것이다.
본 발명의 구체적 실시예에서, 액체 전구체는 플라즈마 가스 흐름 내부로 직접 유입된다. 액체 주입은, 압축 저장고, 유량계(MFC), 액체 흐름과 다양한 퍼지(purge)를 조절하기 위한 니들 밸브를 포함하여 특수 디자인된 분산 시스템을 이용해 구현된다.
본 발명에 따르는 적절한 노즐 디자인에 의해 주입 위치에서의 국지적 압력이 증가하면, 액체는 하나 또는 여러 유입관를 통하여 직접 주입될 수 있으며, 유입관은 바람직하게는 노즐 벽 상에 작은 오리피스 형태로 디자인된다. 하지만, 액체가 상기 젯 내에서 깊고 안정적으로 관통하도록 하는 것은 다소 제약이 있다.
주입된 액체는 플라즈마 흐름의 경계면을 통하여 이동하여야 한다. 만일 주 입구에서 액체의 속도가 너무 작다면, 액체는 통과하지 못하고 노즐 벽 내부에서 방울을 형성할 것이다. 이러한 방울은 결과적으로 플라즈마 흐름에 의해 편승하게 되고 젯을 통과하지 않고 노즐의 출구로 흘러나갈 것이다. 주입된 액체의 표면 장력에 따라, 이러한 현상은 간헐적으로 발생할 수 있으며, 여기서 방울은 주입 구멍에서 형성되고 성장하여, 플라즈마 흐름에 의해 휩쓸리게 되어, 플라즈마 젯의 불안정성을 초래한다. 또한, 이런 경우 플라즈마 젯 내의 액체의 관통은 최적화되지 않는다.
대부분의 응용에 있어서 주입된 액체의 유량은 낮으며 (수십 g/h), 액체 유량을 증가시켜서 주입 시 속도를 증가시키는 것은 불가능하다. 가능한 방법은 주입 구멍의 직경을 감소시키는 것(모세관의 사용)이다. 하지만 이는 높은 액체압을 요하며, 높은 점성의 액체나 슬러리에 대해서는 부적절하다. 50 g/h 까지 낮춘 유체 속도로 약 100 마이크론 직경의 모세관을 통해 물을 주입하는 것을, 수정된 노즐을 이용한 F4-VB 건에 대해 성공적으로 실험하였다.
액체가 플라즈마 젯을 통과하도록 하는 다른 방법은 플라즈마 흐름 경계면에 난류(亂流)를 발생시키는 것이다. 이는 노즐 벽 표면에 노즐 축에 따라서 적절한 하나 이상의 홈을 형성하여 구현될 수 있다.
만일 홈이 액체 주입 위치에 형성되고 가능한 흐름 진행 방향이면, 이 방법은 더욱 효과적이다. 주입 위치의 홈은 액체가 방위각으로 분산되고 플라즈마 젯을 용이하게 통과하도록 한다. 주입 위치에서 흐름 방향의 홈은 액체가 복열(recuperating)에 의해 토치 노즐로부터 흘러나가는 것을 방지한다. 이러한 디 자인은 수정된 F4 노즐에서 성공적으로 확인되었다. 이러한 접근 방법은 높은 유체 속도 (100-500 g/h의 물)의 매개체에 대해 보다 적절하다. 홈의 깊이는 충분하여야 하며 (물의 경우 0.5 mm 이상), 높은 표면 장력의 액체에 대해서는 더욱 깊은 것으로 할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에서, 액체가 플라즈마 젯을 통과하도록 하기 위해 분무기가 사용된다. 이는 액체, 즉 액체 전구체가 안개 형태로 높은 속도로 주입되도록 하는 장점이 있다. 상기 액체는 원자화되어 플라즈마 젯 내의 증발을 돕는다. 다른 장점은 높은 방울 속도로 인해 플라즈마 젯 내에서 매우 작은 액체 양이 주입되도록 하는 것이다.
"유체 집중 농축 분무기"(PFA-ST, Elemental scientific 제품, 분무기 끝의 외부 직경은 예컨대 약 2 mm)로 성공적으로 실험하였다. 액체는 분무기로 공급되고, 아르곤 가스 유체 속도는 0.1 내지 1 SLPM의 범위에서 유량계로 조절되었다.
이런 분무기는 PFA(Perfluoroalkoxy)로 제조되거나 다른 단열 재료로 제조되며, 적어도 180℃에 이르는 온도에서 작동할 수 있다. 출구에서의 스프레이의 전체 각도는 약 30°이며, 액적 크기는 6 마이크로미터 정도로 작을 수 있으며, 운반 가스 유속에 따라서 출구 속도는 40 m/s에 달할 수 있다. 아르곤 가스 유량은 1 SLMP로 하였으며, 스프레이는 20 내지 500 g/h의 물 유량으로 안정적이고 균일하도록 하였다. F4 토치 노즐은 분무기에 장착되도록 개조되었으며, 물 스프레이는 플라즈마 젯 내부로 성공적으로 주입되었다. 여기서, 분무기 출구에서 물의 동결을 피하기 위해, 주입 위치에서 토치 노즐 내부 압력은 예컨대 400 mbar보다 커야 한 다. 이는 상기 직접 액체 주입에 대한 "긴" 노즐에 대해서도 적용된다. 현탁 입자가 실질적으로 모세관 직경(100 마이크론)보다 실질적으로 작은 경우, 슬러리나 현탁액의 주입에 대해서 분무기의 사용이 가능하다. 상기 재료(PFA)는 산, 알칼리, 유기용매, 및 염 용액에 대해서 내화학성이 있다.
본 발명의 특별한 실시예에서, 수렴부와 발산부의 사이, 특히 개구부의 최소 단면적부에 유입관이 제공되고, 및/또는 상기 유입관은 수렴부의 입구와 개구부의 최소 단면적부의 사이에 제공되고, 및/또는 개구부의 최소 단면적부과 발산부의 출구의 사이에 제공된다.
액체 전구체 (현탁액, 슬러리, 또는 고체 입자를 포함하지 않는 유체), 및/또는 스프레이 될 코팅, 및/또는 사용되는 플라즈마 스프레이 장치의 특수한 디자인에 따라서, 유입관의 정확한 위치가 결정될 수 있다.
실용화에서 매우 중요한 특별한 실시예에서, 관통 수단은 관통 홈이며, 노즐 본체의 내부 벽에 위치하며, 특히 원주 형태의 관통 홈이고, 및/또는 상기 관통 홈은 개구부의 수렴부와 발산부 사이, 특히 개구부의 최소 단면적부에 위치하며, 상기 관통 홈은 수렴부의 입구와 개구부의 최소 단면적부의 사이에 위치하며, 및/또는 상기 관통 홈은 개구부의 최소 단면적부과 발산부의 출구의 사이에 위치한다. 관통 홈이 제공되면, 강한 난류가 발생하여, 플라즈마 흐름 내의 액체 전구체를 거의 균일하게 혼합시킨다.
필수적은 아니지만 바람직하게, 상기 관통 홈은 삼각형이고, 및/또는 폭은 0.5 - 3 mm, 바람직하게는 1 - 2 mm, 더욱 바람직하게는 1.5 mm이며, 및/또는 두 께는 0.05 - 2 mm, 바람직하게는 0.75 - 1.5 mm, 더욱 바람직하게는 1 mm이다.
관통 홈을 사용하는 특별한 장점은, 플라즈마 가스 흐름 내로 액체 전구체를 통과시키기 위해 작은 직경의 유입관, 즉 모세관이 필요하지 않기 때문에, 상대적으로 큰 입자를 포함하는 현탁액이나 슬러리가 액체 전구체로 사용될 수 있다는 것이다.
본 발명에 의한 매우 중요한 실시예에서, 상기 관통 수단은 분무기 형태로 디자인된 유입관에 의해 제공되며, 상기 분무기는 상기 개구부의 수렴부와 발산부 사이, 특히 상기 개구부의 최소 단면적부에 배치되며, 및/또는 상기 분무기는 수렴부의 입구 및 개구부의 최소 단면적부 사이, 및/또는 개구부의 최소 단면적부과 발산부의 출구 사이에 배치된다.
매우 미세한 액체 전구체 주입 흐름 및/또는 액체 전구체가 증가된 압력 하에서 유칩되어야 하는 경우, 상기 관통 수단은 감소한 직경의 주입 홀을 가진 모세관 형태로 디자인된 유입관에 의해 제공된다.
본 발명의 특별한 실시예에 의하면, 상기 모세관은 상기 개구부의 수렴부와 발산부 사이, 특히 상기 개구부의 최소 단면적부에 배치되며, 및/또는 상기 모세관은 수렴부의 입구 및 개구부의 최소 단면적부 사이, 및/또는 개구부의 최소 단면적부과 발산부의 출구 사이에 배치된다.
플라즈마 가스 흐름에 액체 전구체의 유입을 최적화하기 위해, 바람직하게는, 유입관의 도입각은 20 내지 150°, 특히 45 내지 135°, 더욱 바람직하게는 약 90°이다.
따라서 상기 유입관 및/또는 관통 수단, 특히 분무기는 PFA 및/또는 특히 사용되는 액체 전구체에 따라서 다른 적절한 재료로 제조된다.
액체 전구체를 공급하고 계량하기 위해, 공급부가 액체 전구체를 공급하기 위해 배치되며, 상기 공급부는 액체 전구체의 저장부 및/또는 운반 가스의 저장부 및/또는 운반 기체에 의한 액체 전구체를 압축하기 위한 저장 압축부 및/또는 계측 장치, 특히 액체 및/또는 가스 유량 계측기, 특히 액체 전구체 및/또는 운반 가스의 유량 측정을 위한 유량 계측기를 포함한다.
전술한 바와 같이, 액체 전구체는 슬러리 및/또는 현탁액이며, 및/또는 액체 전구체는 물 및/또는 산성 유체 및/또는 알칼리성 유체 및/또는 유기 유체, 특히 메탄올, 및/또는 염 용액 및/또는 유기 실리콘 및/또는 다른 액체 전구체이며, 및/또는 액체 전구체는 현탁액 또는 슬러리, 특히 나노 입자, 및/또는 앞서 기재된 액체 전구체의 용액이나 혼합물이다.
본 발명은 또한 플라즈마 스프레이 장치를 사용하여 플라즈마 가스 흐름 내로 액체 전구체를 도입시키는 방법에 관한 것이며, 노즐 본체를 구비한 플라즈마 토치를 포함하는 플라즈마 스프레이 장치를 제공하는 단계를 포함하며, 상기 플라즈마 토치는 상기 노즐 본체를 통과하여 가운데 장축을 따라 형성된 개구부를 가진다. 개구부는 플라즈마 가스의 유입구를 구비한 수렴부, 개구부의 최소 단면적부를 포함하는 스로트부, 플라즈마 가스의 배출구를 구비한 발산부를 가지며, 플라즈마 가스 흐름 내로 액체 전구체를 유입하기 위한 유입관이 제공된다. 플라즈마 가스는 개구부의 수렴부의 입구로 유입되며, 수렴부, 스로트부, 발산부를 통과하여 공급되어 발산부의 출구에서 배출된다. 플라즈마 플레임은 가열 존 내의 플라즈마 토치의 내부에서 점화되어 발생하여 플라즈마 가스를 가열하고 플라즈마 가스 흐름을 형성하며, 기판의 표면은 개구부의 발산부의 배출구를 통해 기판 표면 위로 플라즈마 가스 흐름을 공급함에 의해 코팅된다. 본 발명의 방법에 의하면, 관통 수단이 제공되고 액체 전구체는 관통 수단의 도움으로 플라즈마 가스 흐름 내의 유입관을 통해 통과된다.
본 발명의 특별한 실시예에서, 유입관은 개구부의 수렴부 및 발산부의 사이, 특히 개구부의 최소 단면적부에 배치되며, 및/또는 유입관은 수렴부의 입구와 개구부의 최소 단면적부의 사이 및/또는 개구부의 최소 단면적부과 발산부의 출구 사이에 배치된다.
실제 응용에서 매우 중요한 실시예에서, 상기 관통 수단은 관통 홈이며, 노즐 본체의 내부 벽에 배치되며, 특히 원주 형태의 관통 홈이다.
상기 관통 홈은 개구부의 수렴부와 발산부 사이, 특히 개구부의 최소 단면적부에 위치하며, 및/또는 상기 관통 홈은 수렴부의 입구와 개구부의 최소 단면적부 사이 및/또는 개구부의 최소 단면적부과 발산부의 출구 사이에 위치한다. 중요한 실시예에서, 관통 홈은 상기 유입관에 대해 인접하고 흐름 방향으로 배치된다.
필수적은 아니지만 바람직하게, 상기 관통 홈은 삼각형이고, 및/또는 폭은 0.5 - 3 mm, 바람직하게는 1 - 2 mm, 더욱 바람직하게는 1.5 mm이며, 및/또는 두께는 0.05 - 2 mm, 바람직하게는 0.75 - 1.5 mm, 더욱 바람직하게는 1 mm이다. 물론, 본 발명에 따르는 관통 홈의 상기 크기는 스프레이 건 및/또는 액체 전구체의 성질 및/또는 각각의 스프레이 공정에서의 기타 물성이나 요구에 따라서 상기 값들과 다를 수 있다.
실용화에서 매우 중요한 본 발명의 더욱 특별한 실시예에서, 상기 관통 수단은 유입관에 의해 제공되며, 유입관 자체는 분무기 형태로 디자인될 수 있다. 즉, 액체 전구체는 안개 형태로 플라즈마 가스 흐름 내로 유입된다.
바람직하게는, 상기 분무기는 상기 개구부의 수렴부와 발산부 사이, 특히 상기 개구부의 최소 단면적부에 배치되며, 및/또는 상기 분무기는 수렴부의 입구 및 개구부의 최소 단면적부 사이, 및/또는 개구부의 최소 단면적부과 발산부의 출구 사이에 배치된다.
더욱 중요한 실시예에서, 상기 관통 수단은 감소한 직경의 주입 홀을 가진 모세관 형태로 디자인된 유입관에 의해 제공된다.
상기 모세관은 상기 개구부의 수렴부와 발산부 사이, 특히 상기 개구부의 최소 단면적부에 배치되며, 및/또는 상기 모세관은 수렴부의 입구 및 개구부의 최소 단면적부 사이, 및/또는 개구부의 최소 단면적부과 발산부의 출구 사이에 배치된다.
바람직하게는, 상기 액체 전구체는, 개구부의 장축에 대해서 20 내지 150°, 특히 45 내지 135°, 더욱 바람직하게는 약 90°의 도입각으로 유입된다.
액체 전구체로서 상당히 다른 유체 및 유체의 혼합물 및/또는 유체와 고체 입자의 혼합물이 사용될 수 있다. 바람직하게는, 액체 전구체는 슬러리 및/또는 현탁액이며, 및/또는 액체 전구체는 물 및/또는 산성 유체 및/또는 알칼리성 유체 및/또는 유기 유체, 특히 메탄올, 및/또는 염 용액 및/또는 유기 실리콘 및/또는 다른 액체 전구체이며, 및/또는 액체 전구체는 현탁액 또는 슬러리, 특히 나노 입자, 및/또는 앞서 기재된 액체 전구체의 용액이나 혼합물이다.
또한, 본 발명은 기판이나 소자, 특히 태양 전지와 같은 광전 소자의 표면을 코팅하기 위해 본 발명에 따르는 플라즈마 스프레이 장치의 사용 및/또는 플라즈마 스프레이 방법에 관한 것이며, 및/또는 기판, 특히 유리 기판이나 실리콘 기판과 같은 반도체 기판, 특히 전자 부품을 구성하는 웨이퍼 상에 기능성 코팅과 같은 코팅을 제공하며, 및/또는 다이아몬드 성질의 탄소(DLC; Diamond Like Carbon) 코팅과 같은 탄소 코팅 및/또는 카바이드 코팅 및/또는 질화물 코팅 및/또는 복합물 코팅 및/또는 나노 구조 코팅 및/또는 섬유 상의 기능성 코팅을 제공하는 것이다.
해당 기술의 당업자에게 있어서 본 발명의 상기 특별한 실시예는 단지 예시적인 것이며, 특별한 경우, 상기 특별한 실시예는 모든 가능한 방법으로 결합될 수 있음은 자명할 것이다. 특별한 경우의 요구들에 따라서, 본 발명에 의한 플라즈마 스프레이 장치는 상이한 유입관 및/또는 상이한 관통 수단을 포함할 수 있으며, 즉 플라즈마 스프레이 장치는 관통 수단 및/또는 분무기 및/또는 모세관을 병렬적으로 구비하여, 예컨대 서로 다른 액체 전구체를 동시에 공급하고, 및/또는 연속적으로 상기 플라즈마 가스 흐름에 공급하여 다양한 기판의 복잡한 코팅을 가능하게 할 수 있다.
이하, 본 발명은 개략적인 도면을 참조하여 좀더 자세히 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명에 의한 플라즈마 스프레이 장치를 개략적으로 도시한 것이 며, 플라즈마 스프레이 장치는 이하 전체 도면에서 도면 번호 1로 도시된다. 다른 도면에서 동일한 도면 번호가 사용된 것은 동일한 기술적 요소를 나타낸다.
도 1에 의한 플라즈마 스프레이 장치는 가열 존(6) 내에서 플라즈마 가스(5)를 가열하기 위한 플라즈마 토치(4)를 포함한다. 플라즈마 토치(4)는 플라즈마 가스 흐름(8)을 형성하기 위한 노즐 본체(7)을 구비한다. 개구부(9)는 노즐 본체(7)의 중앙 장축(10)을 따라서 형성되며, 플라즈마 가스(5)의 입구(12)를 구비한 수렴부(11), 개구부의 최소 단면적부를 포함하는 스로트부(13), 플라즈마 가스 흐름(8)의 출구(15)를 구비한 발산부(14)를 가진다. 유입관(16)은 공급부(19)로부터 플라즈마 가스 흐름(8) 내로 전구체(17)를 도입하기 위한 것이다. 본 발명에 따르면, 관통 수단(18)은 액체 전구체(17)가 플라즈마 가스 흐름(8)내로 통과되도록 제공되며, 코팅(2)을 기판(3) 위에 스프레이 하기 위해 기판(3)의 표면을 향해 있다.
도 1의 특별한 예에서, 유입관(16)은 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이의 최소 단면적부에 배치된다. 다른 특별한 실시예에서는 상기 유입관(!6)은 수렴부(11)의 입구와 개구부(9)의 최소 단면적부의 사이 및/또는 개구부(9)의 최소 단면적부과 발산부(14)의 출구(15) 사이에 배치된다.
도 2는 본 발명의 제2 실시예를 도시하며, 여기서는 플라즈마 토치(4)가 관통 홈(181)을 포함한다. 관통 홈(18, 181)은 노즐 본체(7)의 내부 벽(19)에 배치되며, 특히 원주 형태의 관통 홈(181)이다. 유입관(16)은 개구부(9)의 수렴부(11)과 발산부(14) 사이의 최소 단면적부에서 관통 홈(181)에 인접하게 배치된다.
관통홈(181)은 삼각 형태를 가지며, 폭(1811)은 예컨대 0.5 내지 3 mm, 바람 직하게는 1 내지 2 mm, 특히 바람직하게는 1.5 mm이며, 그 깊이(1812)는 0.05 내지 2 mm, 바람직하게는 0.75 내지 1.5 mm, 더욱 바람직하게는 1 mm이다.
도 2의 실시예의 유입관(16)은 관통 수단(18)으로서 관통 홈(181)과 모세관(182)을 동시에 포함한다.
즉, 관통 홈(181) 외에, 상기 관통 수단(18)은 감소된 직경을 가지는 주입 구멍(183)을 가지는 모세관(182)으로 디자인된 유입관(16)을 구비하며, 상기 모세관(182)은 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 관통 홈(181)에 인접한 개구부(9)의 최소 단면적부에 위치하며, 관통 홈(181)은 모세관(182)에 대해서 흐름 방향에 배치된다. 본 실시예에서, 유입관(16)의 도입각은 약 90°이다.
도 3에서는, 분무기(161)를 구비한 플라즈마 토치(4)가 본 발명의 중요한 실시예로서 도시되었다.
이 실시예에서, 관총 수단(18)은 분무기(161) 형태로 디자인된 유입관(16)으로 제공되며, 관통 홈은 제공되지 않는다. 다른 실시예에서, 분무기(161)는 관통 홈(181) 및/또는 모세관(182)과 유리하게 결합될 수 있다고 이해되어야 한다.
도 3에 의하면, 분무기(161)가 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 개구부(9)의 최소 단면적부에 배치되며, 중앙 장축에 대해서 약 90°의 도입각을 이루며 배치된다.
본 발명에서는 플라즈마 토치의 노즐 내로 액체를 직접 또는 분무기를 사용하여 액체를 주입하는 가능성에 대해 처음으로 확인하였다. 두 방법 모두 액체의 고화를 피하기 위해서 주입 지점에서 충분히 높은 압력을 얻을 수 있는 토치 노즐 의 특수 디자인을 필요로 한다. 직접 주입을 위해서는 플라즈마 흐름 경계면을 관통하도록 유체의 높은 속도가 필요하다. 이는 매우 작은 직경의 주입 구멍(모세관)을 사용하여 구현되며, 대부분의 경우 고점도 액체나 슬러리에 적용하기에는 바람직하지 않다. 만일 낮은 주입 속도에 사용되는 대구경 주입 구멍이 사용되면, 플라즈마 젯의 액체 혼합은 관통 홈에 의해 크게 개선될 수 있으며, 관통 홈은 경계면의 난류를 유발하며, 액체를 방사형으로 분산시킨다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 플라즈마 스프레이 장치이고,
도 2는 관통 홈을 구비한 플라즈마 토치이며,
도 3은 분무기를 구비한 플라즈마 토치이다.

Claims (26)

  1. 열 스프레이 공정에 의해 기판(3) 상에 코팅(2)을 스프레이하는 플라즈마 스프레이 장치에 있어서,
    상기 플라즈마 스프레이 장치는 가열 존(6) 내의 플라즈마 가스(5)를 가열하기 위한 플라즈마 토치(4)를 포함하며,
    상기 플라즈마 토치(4)는 플라즈마 가스 흐름(8)을 형성하기 위한 노즐 본체(7), 상기 노즐 본체(7)를 관통하는 중앙 장축(10)을 따라 형성된 개구부(9)를 포함하며,
    상기 개구부(9)는 플라즈마 가스(5)의 입구(12)를 구비한 수렴부(11), 상기 개구부의 최소 단면적부(斷面積部)를 포함하는 스로트부(13, throat section), 상기 플라즈마 가스 흐름(8)의 출구(15)를 구비한 발산부(14)를 포함하며,
    상기 플라즈마 스프레이 장치는, 액체 전구체(17)를 상기 플라즈마 가스 흐름(8)내로 도입하기 위한 유입관(16)을 포함하며,
    상기 플라즈마 스프레이 장치는, 플라즈마 가스 흐름(8) 내로 액체 전구체(17)를 통과시키기 위한 관통 수단(18, 161, 181, 182)을 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 유입관(16)은 상기 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 상기 개구부(9)의 최소 단면적부에 위치하며, 및/또는 상기 유입관(16)은 상기 수렴부(11)의 입구(12)와 상기 개구부(9)의 최소 단면적부 사이 및/또는 상기 개구부(9)의 최소 단면적부과 상기 발산부(14)의 출구(15) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 관통 수단(18)은 상기 노즐 본체(7)의 내벽(19)에 위치하는 관통 홈(181)이며, 특히 원주 형태의 관통 홈(181)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 홈(181)은 상기 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 상기 개구부(9)의 최소 단면적부에 위치하며, 및/또는 상기 관통 홈(181)은 상기 수렴부(11)의 입구(12)와 상기 개구부(9)의 최소 단면적부 사이 및/또는 상기 개구부(9)의 최소 단면적부과 상기 발산부(14)의 출구(15) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 홈(181)은 삼각형 형상을 가지며, 및/또는 폭(1811)이 0.5 내지 3 mm, 바람직하게는 1 내지 2 mm, 더욱 바람직하게는 1.5 mm이며, 및/또는 깊 이(1812)가 0.05 내지 2 mm, 바람직하게는 0.75 내지 1.5 mm, 더욱 바람직하게는 1 mm인 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 수단(18)은 분무기(161) 형태로 디자인된 유입관(16)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분무기(161)는 상기 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 상기 개구부의 최소 단면적부에 배치되며, 및/또는 상기 분무기(161)는 상기 수렴부(11)의 입구(12)와 상기 개구부(9)의 최소 단면적부 사이 및/또는 상기 개구부(9)의 최소 단면적부과 상기 발산부(14)의 출구(15) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 수단(18)은, 감소된 직경의 주입 구멍(183)을 구비한 모세관(182) 형태로 디자인된 유입관(16)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모세관(182)은 상기 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 상기 개구부의 최소 단면적부에 배치되며, 및/또는 상기 모세관(182)은 상기 수렴부(11)의 입구(12)와 상기 개구부(9)의 최소 단면적부 사이 및/또는 상기 개구부(9)의 최소 단면적부과 상기 발산부(14)의 출구(15) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유입관(16)의 도입각(α)은 20 내지 150°, 바람직하게는 45 내지 135°, 더욱 바람직하게는 90°인 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유입관(16) 및/또는 상기 관통 수단(18), 특히 상기 분무기(161)은 PFA (Perfluoroalkoxy) 및/또는 기타 물질로 형성된 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 플라즈마 스프레이 장치는 상기 액체 전구체(17)를 공급하기 위한 공급부(19)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 공급부(19)는 상기 액체 전구체(17)의 저장부 및/또는 운반 가스의 저장부 및/또는 상기 운반 가스에 의해 상기 액체 전구체(17)를 압축하기 위한 저장 압축부 및/또는 상기 액체 전구체 및/또는 상기 운반 가스의 흐름을 측정하기 위한 측정 장치, 바람직하게는 액체 및/또는 가스 유체 측정기, 더욱 바람직하게는 유량계(mass flow meter)를 포함하는 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 전구체(17)는 슬러리 및/또는 현탁액이며, 및/또는 상기 유체는 물 및/또는 산성 유체 및/또는 알칼리성 유체 및/또는 유기 유체, 특히 메탄올, 및/또는 염 용액 및/또는 유기 실리콘 및/또는 기타 코팅 유체(17)이며, 및/또는 상기 액체 전구체(17)는 현탁액 또는 슬러리, 특히 나노 입자 및/또는 상기 액체 전구체(17)의 용액이나 혼합물을 포함하는 액체 전구체(17)인 것을 특징으로 하는 플라즈마 스프레이 장치.
  15. 플라즈마 스프레이 장치(1)를 이용하여 플라즈마 가스 흐름(8) 내로 액체 전구체(17)를 도입하기 위한 방법에 있어서,
    플라즈마 토치(4)를 포함하는 플라즈마 스프레이 장치(1)에 노즐 본체(7)를 제공하는 단계로서, 상기 노즐 본체를 통하는 중앙 장축(10)을 따라 형성된 개구부(9)를 가지며, 상기 개구부(9)는 상기 플라즈마 가스(5)의 입구(12)를 구비한 수렴부(11), 상기 개구부(9)의 최소 단면적부를 포함하는 스로트부(13), 및 상기 플 라즈마 가스(5)의 출구(15)를 구비한 발산부(14)를 포함하며, 상기 플라즈마 스프레이 장치(1)는 액체 전구체(17)를 플라즈마 가스 흐름(8) 내로 유입시키기 위한 유입관(16)을 포함하는 단계;
    상기 개구부의 수렴부의 입구(12)로 플라즈마 가스(5)를 도입하고, 상기 플라즈마 가스(5)를 상기 수렴부(11), 상기 스로트부(13), 및 상기 발산부(14)를 통하여 상기 발산부의 출구(15)로 공급하는 단계;
    상기 플라즈마 토치(4) 내의 가열 존(6) 내에서 플라즈마 플레임을 점화하고 형성하여, 상기 플라즈마 가스(5)를 가열하고 상기 플라즈마 가스 흐름(8)을 형성하는 단계;
    상기 개구부의 발산부의 출구(15)를 통해 기판(3)의 표면 상에 상기 플라즈마 가스 흐름(9)을 공급하여, 상기 기판(3)의 표면을 코팅하는 단계를 포함하며,
    상기 플라즈마 스프레이 장치(1)는 관통 수단(18, 161, 181, 182)을 구비하며, 상기 액체 전구체(17)은 상기 관통 수단(18, 181)의 도움에 의해 상기 유입관(16)을 통해 상기 플라즈마 가스 흐름(8) 내로 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 유입관(16)은 상기 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 상기 개구부(9)의 최소 단면적부에 위치하며, 및/또는 상기 유입관(16)은 상기 수렴부(11)의 입구(12)와 상기 개구부(9)의 최소 단면적부 사이 및/또는 상기 개구 부(9)의 최소 단면적부과 상기 발산부(14)의 출구(15) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서,
    상기 관통 수단(18)은 상기 노즐 본체(7)의 내벽(19)에 위치하는 관통 홈(181)이며, 특히 원주 형태의 관통 홈(181)인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제15항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 홈(181)은 상기 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 상기 개구부(9)의 최소 단면적부에 위치하며, 및/또는 상기 관통 홈(181)은 상기 수렴부(11)의 입구(12)와 상기 개구부(9)의 최소 단면적부 사이 및/또는 상기 개구부(9)의 최소 단면적부과 상기 발산부(14)의 출구(15) 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제15항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 홈(181)은 삼각 형태를 가지며, 및/또는 폭(1811)이 0.5 내지 3 mm, 바람직하게는 1 내지 2 mm, 더욱 바람직하게는 1.5 mm이며, 및/또는 깊이(1812)가 0.05 내지 2 mm, 바람직하게는 1 내지 1.5 mm인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제15항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 수단(18)은 분무기(161) 형태로 디자인된 유입관(16)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  21. 제15항 내지 제20항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 분무기(161)는 상기 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 상기 개구부의 최소 단면적부에 배치되며, 및/또는 상기 분무기(161)는 상기 수렴부(11)의 입구(12)와 상기 개구부(9)의 최소 단면적부 사이 및/또는 상기 개구부(9)의 최소 단면적부과 상기 발산부(14)의 출구(15) 사이에 배치되는 것을 특징으로 하는 방법.
  22. 제15항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 관통 수단(18)은, 감소된 직경의 주입 구멍(183)을 구비한 모세관(182) 형태로 디자인된 유입관(16)에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는 방법.
  23. 제15항 내지 제22항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 모세관(182)은 상기 개구부(9)의 수렴부(11)와 발산부(14) 사이, 특히 상기 개구부의 최소 단면적부에 배치되며, 및/또는 상기 모세관(182)은 상기 수렴부(11)의 입구(12)와 상기 개구부(9)의 최소 단면적부 사이 및/또는 상기 개구부(9)의 최소 단면적부과 상기 발산부(14)의 출구(15) 사이에 배치되는 것을 특징 으로 하는 방법.
  24. 제15항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유입관(16)의 도입각(α)은 20 내지 150°, 바람직하게는 45 내지 135°, 더욱 바람직하게는 90°인 것을 특징으로 하는 방법.
  25. 제15항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 액체 전구체(17)는 슬러리 및/또는 현탁액이며, 및/또는 상기 유체는 물 및/또는 산성 유체 및/또는 알칼리성 유체 및/또는 유기 유체, 특히 메탄올, 및/또는 염 용액 및/또는 유기 실리콘 및/또는 기타 코팅 유체(17)이며, 및/또는 상기 액체 전구체(17)는 현탁액 또는 슬러리, 특히 나노 입자 및/또는 상기 액체 전구체(17)의 용액이나 혼합물을 포함하는 액체 전구체(17)인 것을 특징으로 하는 방법.
  26. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 의한 플라즈마 스프레이 장치(1)의 용도, 및/또는 제15항 내지 제25항 중 어느 한 항에 의한 플라즈마 스프레이 방법의 용도에 있어서,
    기판이나 소자(3)의 표면 코팅, 특히 광전지 소자(3), 바람직하게는 태양 전지에서의 카본 코팅, 특히 DLC(Diamond Like Carbon) 코팅, 및/또는 탄화물 코팅 및/또는 질화물 코팅 및/또는 혼합물 코팅 및/또는 나노구조 코팅, 및/또는
    기판(3), 특히 유리기판이나 반도체 기판, 특별히 실리콘 기판, 더욱 특별하게는 전자 부품을 포함하는 웨이퍼 상의 기능성 코팅, 및/또는
    섬유 상의 기능성 코팅
    을 제공하기 위해 사용되는 것을 특징으로 하는 용도.
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