KR100338963B1 - Thermal resolution apparatus using the spray of static electricity - Google Patents
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Abstract
본 발명은 증착막을 증착하는 정전기 분무 열분해 장치에 관한 것으로서, 이를 구현하기 위한 구성은, 관통홀이 형성된 반응챔버와; 상기 관통홀을 통해 삽입 설치되는 관 형상으로 내부에 가스배출구를 갖는 분산판이 내설된 가이드통과; 상기 분산판 하측의 상기 가이드통 일측에 연결되는 가스공급부와; 상기 가이드통의 저면에서 상기 분산판까지 관통하는 노즐과; 상기 노즐과 원료용액 공급라인으로 연결된 원료용액 공급원으로 이루어지는 원료용액 공급수단과; 상기 대상물 또는 홀더와 연결 접지된 제 1 접지선과, 상기 가이드통과 연장 연결되고, 상기 제 1 접지선과 연결된 제 2 접지선과, 상기 노즐과 연결되고 소정 부위에 전원이 설치되며 상기 제 2 접지선과 연결된 제 3 접지선으로 이루어지는 전력 인가수단; 및 상기 노즐을 포함한 가이드통의 위치를 상기 관통홀 범위 내에서 상기 대상물 전면에 대응하여 이송하도록 하는 이송수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The present invention relates to an electrostatic spray pyrolysis apparatus for depositing a deposited film, the configuration for realizing this, the reaction chamber is formed with a through hole; A guide passage in which a distribution plate having a gas discharge port is installed in a tubular shape inserted into the through hole; A gas supply unit connected to one side of the guide barrel under the dispersion plate; A nozzle penetrating from the bottom of the guide barrel to the distribution plate; Raw material solution supply means comprising a raw material solution supply source connected to the nozzle and a raw material solution supply line; A first ground wire connected to the object or holder and grounded, a second ground wire extending from the guide tube, a second ground wire connected to the first ground wire, a nozzle connected to the nozzle, and a power source is installed at a predetermined portion and connected to the second ground wire Power applying means comprising three ground wires; And transfer means for transferring the position of the guide barrel including the nozzle to correspond to the front surface of the object within the through-hole range.
따라서, 원료용액의 용매로 테트라하이드로퓨란을 사용하고, 첨가물로 1-부틸알콜(butyl alcohol) 또는 1-옥틸알콜(octyl alcohol)을 사용하여 이것을 대상물 전면에 대하여 균일하게 분사시키도록 함으로써 용매의 기화속도가 감소되어 막질의 균일도 및 평활도가 향상된 양질의 산화마그네슘 박막을 형성할 수 있는 효과가 있다.Therefore, vaporization of the solvent by using tetrahydrofuran as a solvent of the raw material solution and uniformly spraying it on the entire surface of the object using 1-butyl alcohol or 1-octyl alcohol as an additive. The speed is reduced to form a high quality magnesium oxide thin film with improved uniformity and smoothness of the film.
Description
본 발명은 정전기 분무 열분해 장치에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 기판 등의 증착 대상물 표면에 양질의 증착막을 형성할 수 있는 정전기 분무 열분해 장치에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic spray pyrolysis apparatus, and more particularly, to an electrostatic spray pyrolysis apparatus capable of forming a high quality deposition film on a surface of a deposition target such as a substrate.
일반적으로 방전에 의한 발광을 이용하여 화상을 표시하는 박형 표시장치로써 사용되는 AC-PDP(Plasma Display Panel), 조셉슨소자 등에 응용되는 초전도체 및 강유전체 등의 대상물 표면에는 여러 가지 방법으로 산화마그네슘(MgO) 박막(薄膜)을 증착 형성하고 있다.In general, magnesium oxide (MgO) is applied to the surface of an object such as AC-PDP (Plasma Display Panel), a superconductor and ferroelectric, which is used as a thin display device for displaying an image by emitting light by discharge. A thin film is formed by vapor deposition.
종래의 박막은 전자빔 증발(Evaporation), 스퍼터링(Sputtering) 등의 물리적 증착법 또는 화학기상증착법(Chemical Vapor Deposition), 분무 열분해법 등의 화학증착법을 이용하여 형성한다.Conventional thin films are formed using physical vapor deposition such as electron beam evaporation, sputtering, or other chemical vapor deposition such as chemical vapor deposition or spray pyrolysis.
특히, 상기 AC-PDP의 상판 유전체 보호막에 응용되는 산화마그네슘 박막은 고진공 형성을 위한 고가의 진공펌프 등의 장비를 구비하는 물리증착법을 이용하여 증착하였다.In particular, the magnesium oxide thin film applied to the top dielectric protective film of the AC-PDP was deposited using a physical vapor deposition method having equipment such as an expensive vacuum pump for high vacuum formation.
그러나, 최근에 AC-PDP의 제조단가를 낮추기 위한 노력으로써 고가의 장비가필요한 물리증착법을 지양하고 상압 상태에서 공정이 진행되는 저가의 장비를 이용한 분무 열분해법을 이용하여 증착하고 있다.However, in recent years, as an effort to lower the manufacturing cost of AC-PDP, it has been deposited using spray pyrolysis using low-cost equipment which avoids physical vapor deposition that requires expensive equipment and proceeds at atmospheric pressure.
도 1은 대상물 표면에 산화마그네슘 박막을 증착하는 종래의 정전기 분무 열분해 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a conventional electrostatic spray pyrolysis apparatus for depositing a magnesium oxide thin film on the surface of the object.
종래의 정전기 분무 열분해 장치는, 도 1에 도시된 바와 같이, 대상물 표면에 산화마그네슘(MgO) 박막을 상압상태에서 증착하는 공정이 진행되는 반응챔버(10)를 구비한다.Conventional electrostatic spray pyrolysis apparatus, as shown in Figure 1, has a reaction chamber 10 in which a process of depositing a magnesium oxide (MgO) thin film on the surface of the object at atmospheric pressure.
이러한 반응챔버(10)의 내부 소정 부위에는 기판 등의 대상물(14)을 고정하여 히터(Heater)에 의해서 200 ℃ 이상의 고온으로 가열할 수 있는 홀더(Holder : 12)를 구비하며, 저면부에는 관통홀(16)이 형성되어 있다.A predetermined portion of the reaction chamber 10 is provided with a holder 12 that fixes the object 14 such as a substrate and heats it to a high temperature of 200 ° C. or higher by a heater, and penetrates the bottom portion. The hole 16 is formed.
그리고, 상기 관통홀(16) 내부에는 반응챔버(10) 내부의 대상물(14) 표면에 증착될 원료용액을 공급하는 노즐(18)이 삽입되어 있고, 노즐(18)과 원료용액 공급원(22)이 원료용액 공급라인(20)에 의해서 서로 연결되어 있다.In addition, a nozzle 18 for supplying a raw material solution to be deposited on the surface of the object 14 in the reaction chamber 10 is inserted in the through hole 16, and the nozzle 18 and the raw material solution supply source 22 are inserted therein. The raw material solution supply lines 20 are connected to each other.
여기서 상기 원료용액 공급원(22)은 원료물질을 물 또는 알코올의 용매에 녹여 제조된 것이다.Here, the raw material solution source 22 is prepared by dissolving the raw material in a solvent of water or alcohol.
또한, 노즐(18)과 대상물(14)에 (+) 또는 (-)의 특정전력을 인가하는 DC 전력기(24)가 연결되어 있고, 노즐(18)과 대상물(14)은 동일 지점에 접지되어 있다.In addition, a DC power generator 24 for applying a specific power of (+) or (-) to the nozzle 18 and the object 14 is connected, and the nozzle 18 and the object 14 are grounded at the same point. It is.
따라서, 원료용액 공급원(22)은 원료용액 공급라인(20)을 통해서 노즐(18)에 원료용액을 공급한다.Accordingly, the raw material solution supply source 22 supplies the raw material solution to the nozzle 18 through the raw material solution supply line 20.
다음으로, DC전력기(24)가 노즐(18)과 대상물(14)에 특정 전압을 인가하게되면, 노즐(18)의 원료용액 표면은 정전기에 의해서 소위 테일러콘이라 불리우는 콘(corn) 형태로 변형되며, 상기 콘의 첨단부로부터 미세한 크기의 전하를 뛴 액적이 반응챔버(10) 내부로 분출되어 대상물(14) 표면에 증착된다.Next, when the DC power generator 24 applies a specific voltage to the nozzle 18 and the object 14, the surface of the raw material solution of the nozzle 18 is in the form of a cone (corn) called by the static electricity by the static electricity Deformed, droplets having a small magnitude of charge from the tip of the cone are ejected into the reaction chamber 10 and deposited on the surface of the object 14.
그러나, 상기 분무 열분해 장치는 LiCoO3, ZrO, ZnO 등의 일부 산화물 박막 증착에 국한되게 사용되었으며, 원료물질을 용해시키기 위한 용매로는 물 또는 알코올만을 사용하였다.However, the spray pyrolysis apparatus was limited to the deposition of some oxide thin films such as LiCoO 3 , ZrO, ZnO, and only water or alcohol was used as a solvent for dissolving raw materials.
또한, 원료용액의 용매의 끓는점이 너무 낮으면 액적 형태로 대상물 표면에 분사된 원료용액의 용매가 너무 빨리 기화하여 대상물 표면에 상당히 큰 입자들을 형성하고, 용매의 끓는점이 너무 높으면 대상물 표면에 분사된 원료용액의 용매가 용이하게 기화하지 못하여 대상물 표면에 균일도와 평활도가 떨어지는 박막을 형성하는 문제점이 있었다.Also, if the boiling point of the solvent of the raw material solution is too low, the solvent of the raw material solution sprayed on the surface of the object in the form of droplets vaporizes too quickly to form large particles on the surface of the object. Since the solvent of the raw material solution was not easily vaporized, there was a problem of forming a thin film having uniformity and smoothness on the surface of the object.
그리고, 대상물과 노즐 사이의 거리가 멀 경우, 안정적으로 액적이 노즐에서 분사되도록 상당히 높은 전력을 노즐과 대상물에 인가하게 됨으로써 장비의 안정적 작동에 상당한 문제점이 있었다.And, when the distance between the object and the nozzle is far, there is a significant problem in the stable operation of the equipment by applying a very high power to the nozzle and the object so that the droplets are stably sprayed from the nozzle.
또한, 높은 정전기장을 형성하기 위해 대상물과 노즐 사이의 거리를 짧게 하면, 히터에 의해서 200 ℃ 이상으로 가열된 대상물의 온도가 노즐에 전달되어 노즐이 가열되고, 노즐 내부의 원료용액이 가열되어 변질되어 대상물에 분무됨으로써 대상물에 증착된 박막의 특성이 열화되는 문제점이 있었다.In addition, if the distance between the object and the nozzle is shortened to form a high electrostatic field, the temperature of the object heated to 200 ° C. or more by the heater is transmitted to the nozzle to heat the nozzle, and the raw material solution inside the nozzle is heated to deteriorate. There is a problem that the characteristics of the thin film deposited on the object is deteriorated by being sprayed on the object.
그리고, 노즐에서 방출된 액적이 사방으로 분산됨으로써 대상물에 충분한 양의 액적이 공급되지 못하는 문제점이 있었다.In addition, since the droplets discharged from the nozzles are dispersed in all directions, a sufficient amount of the droplets cannot be supplied to the object.
본 발명의 목적은, 상술한 종래 기술의 문제를 해결하기 위한 것으로서, 원료용액의 용매의 끓는점이 너무 낮거나 높아 대상물 표면에 상당히 큰 입자가 형성되는 것을 방지하고, 대상물 표면에 증착되는 박막의 균일성 및 평활도를 향상시키도록 하는 정전기 분무 열분해 장치를 제공하는데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems of the prior art, and to prevent the formation of quite large particles on the surface of an object and to reduce the uniformity of the thin film deposited on the surface of the object. It is to provide an electrostatic spray pyrolysis device to improve the properties and smoothness.
본 발명의 다른 목적은, 대상물과 노즐 사이의 거리가 너무 멀거나 가까워, 장비의 안정적 작동에 이상이 발생하거나 노즐 내부의 원료용액이 변질되는 것을 방지할 수 있는 정전기 분무 열분해 장치를 제공하는데 있다.Another object of the present invention is to provide an electrostatic spray pyrolysis apparatus which can prevent an abnormality in stable operation of the equipment or deterioration of the raw material solution inside the nozzle because the distance between the object and the nozzle is too long or close.
본 발명의 또 다른 목적은, 노즐에서 방출된 액적이 대상물에 충분히 공급될 수 있도록 하는 정전기 분무 열분해 장치를 제공하는데 있다.It is still another object of the present invention to provide an electrostatic spray pyrolysis apparatus which enables the droplets discharged from the nozzle to be sufficiently supplied to the object.
도 1은 종래의 정전기 분무 열분해 장치의 개략적인 구성도이다.1 is a schematic configuration diagram of a conventional electrostatic spray pyrolysis apparatus.
도 2는 본 발명에 따른 정전기 분무 열분해 장치의 일 실시예를 나타내는 구성도이다.Figure 2 is a block diagram showing an embodiment of an electrostatic spray pyrolysis apparatus according to the present invention.
도 3은 도 2에 도시된 가스공급부와 가이드통의 연결관계를 설명하기 위한 사시도이다.3 is a perspective view for explaining a connection relationship between the gas supply unit and the guide cylinder shown in FIG.
*** 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 ****** Explanation of symbols for the main parts of the drawing ***
10, 30: 반응챔버 12, 32: 홀더10, 30: reaction chamber 12, 32: holder
14, 34: 대상물 16, 36: 관통홀14, 34: object 16, 36: through hole
18, 38: 노즐 20, 40: 원료용액 공급라인18, 38: nozzle 20, 40: raw material solution supply line
22, 42: 원료용액 공급원 24, 60: DC 전력기22, 42: raw material solution source 24, 60: DC electric power
44: 가이드통 45: 서포터블록44: guide barrel 45: supporter block
46: 운반가스 공급부 47: 하우징46: carrier gas supply 47: housing
48: 산화가스 공급부 49: 브라켓48: oxidizing gas supply unit 49: bracket
50: 분산판 51: 가이드축50: dispersion plate 51: guide shaft
52: 가스배출구 53: 스크루로드52: gas outlet 53: screw rod
54: 제 1 접지선 55: 구동모터54: first ground wire 55: drive motor
56: 제 2 접지선 57: 이송테이블56: second ground wire 57: transfer table
58: 제 3 접지선58: third ground wire
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 분무 열분해 장치의 구성은, 대상물을 고정하여 가열할 수 있는 홀더가 내설되어 있고, 상기 홀더에 대향하는 위치에 고정되는 상기 대상물의 전면보다 넓은 크기의 관통홀이 형성된 반응챔버와; 상기 관통홀을 통해 삽입 설치되는 관 형상으로 내부 소정 부위에 상기 증착 대상물 방향의 가스배출구가 형성된 분산판이 내설된 가이드통과; 상기 분산판 하측의 상기 가이드통 일측으로 연통 연결된 가스공급부와; 상기 가이드통의 저면으로부터 상기 분산판까지 관통하여 설치되는 노즐과; 상기 노즐과 원료용액 공급라인으로 연결된 원료용액 공급원으로 이루어지는 원료용액 공급수단과; 상기 대상물 또는 홀더와 연결되어 접지된 제 1 접지선과, 상기 가이드통 소정 부위를 감싸는 형상으로 연장 연결되고, 상기 제 1 접지선과 연결된 제 2 접지선과, 상기 노즐과 연결되고 소정 부위에 전원이 설치되며 상기 제 2 접지선과 연결된 제 3 접지선으로 이루어지는 전력 인가수단; 및 상기 노즐을 포함한 가이드통의 위치를 상기 관통홀 범위 내에서 상기 대상물 전면에 대응하여 이송하도록 하는 이송수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.The configuration of the electrostatic spray pyrolysis apparatus according to an embodiment of the present invention for achieving the above object is a built-in holder that can be fixed by heating the object, there is a built-in, than the front surface of the object fixed to the position opposite to the holder A reaction chamber in which a through hole of a wide size is formed; A guide passage in which a distribution plate having a gas discharge port in the direction of the deposition target is formed at a predetermined portion in a tubular shape inserted into the through hole; A gas supply unit connected to one side of the guide barrel below the dispersion plate; A nozzle penetrating from the bottom of the guide barrel to the distribution plate; Raw material solution supply means comprising a raw material solution supply source connected to the nozzle and a raw material solution supply line; A first ground wire connected to the object or holder and grounded, an extension connected to surround a predetermined portion of the guide tube, a second ground wire connected to the first ground wire, connected to the nozzle, and a power is installed at a predetermined portion Power applying means comprising a third ground line connected to the second ground line; And transfer means for transferring the position of the guide barrel including the nozzle to correspond to the front surface of the object within the through-hole range.
또한, 상기 이송수단은, 상기 반응챔버 하부에 기밀이 유지되도록 연장 설치되는 하우징과; 상기 하우징 하부 양측에 각각 설치되는 브라켓 사이를 잇는 형상으로 적어도 하나 이상이 설치되는 가이드축과; 상기 양측 브라켓에 회전 가능하게 지지되어 상기 가이드축과 나란한 스크루로드와; 상기 브라켓 일측으로 연장된 상기 스크루로드 일단부와 연결되어 회전력을 제공하는 구동모터; 및 상기 구동모터의 구동에 의한 상기 스크루로드의 회전 및 가이드축에 안내되어 슬라이딩 전·후진 구동하며, 상기 가이드통 하부를 받쳐 지지하는 서포터블록을 포함하는 이송테이블;을 포함한 구성으로 이루어질 수 있다.In addition, the transfer means, the housing is extended to be installed to maintain the airtight in the lower portion of the reaction chamber; A guide shaft having at least one installed in a shape connecting the brackets respectively installed at both sides of the lower part of the housing; A screw rod rotatably supported by both brackets and parallel to the guide shaft; A driving motor connected to one end of the screw rod extending to one side of the bracket to provide a rotational force; And a conveying table which is guided by the rotation of the screw rod by the driving of the driving motor and the guide shaft and is driven forward and backward, and includes a supporter block supporting the lower portion of the guide cylinder.
그리고, 상기 이송수단은, 상기 반응챔버 하부에 기밀이 유지되도록 연장 설치되는 하우징과; 상기 하우징 하부 양측에 각각 설치되는 롤러가 구비된 브라켓 사이를 잇는 형상으로 설치되는 가이드축과; 상기 양측 브라켓의 롤러에 의해 회전 가능하게 지지되는 타이밍벨트와; 상기 어느 일측의 롤러에 연결되어 상기 타이밍벨트를 회전 구동하도록 하는 구동모터와; 상기 구동모터의 구동에 의한 상기 타이밍벨트의 회전 및 가이드축에 안내되어 슬라이딩 전·후진 구동하며, 상기 가이드통 하부를 받쳐 지지하는 서포터블록을 포함하는 이송테이블;을 포함한 구성으로이루어질 수도 있다.And, the transfer means, the housing is extended to be installed so as to maintain the airtight in the lower portion of the reaction chamber; A guide shaft installed in a shape connecting between brackets provided with rollers respectively installed at both sides of the lower part of the housing; A timing belt rotatably supported by rollers of both brackets; A driving motor connected to one of the rollers to rotate the timing belt; It may be made of a configuration, including; a transport table is guided to the rotation of the timing belt by the drive of the drive motor and guide shaft sliding forward and backward, and a supporter block for supporting the lower portion of the guide cylinder.
또한, 상기 서포터블록은, 상기 가이드축의 길이 방향에 대하여 수직하게 배치되고, 상기 가이드통 및 가이드통과 연결되는 각 구성은, 상기 서포터블록의 길이 방향으로 상기 대상물에 대응하여 적어도 하나 이상 설치토록 함이 바람직하다.In addition, the supporter block is disposed perpendicular to the longitudinal direction of the guide shaft, each of the components connected to the guide cylinder and the guide cylinder, so as to be installed at least one or more corresponding to the object in the longitudinal direction of the supporter block. desirable.
그리고, 상기 서포터블록은, 내부가 구획 형성된 소정의 관 형상으로 상측으로 가이드통과 이에 대응하는 분산판이 연통하여 설치되고, 상기 노즐은 그 하측으로부터 상기 분산판을 관통하게 설치되며, 상기 가스공급부는 구획된 내부에 가스를 공급토록 함으로써 상기 분산판의 가스배출구를 통해 배출되도록 구성함이 바람직하다.In addition, the supporter block has a predetermined tubular shape in which the inside is partitioned, and a guide tube and a dispersion plate corresponding thereto are in communication with each other, and the nozzle is installed to penetrate the distribution plate from a lower side thereof, and the gas supply part is partitioned. It is preferable to configure the gas to be discharged through the gas outlet of the dispersion plate by supplying the gas to the interior.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 다른 실시예에 따른 정전기 분무 열분해 장치의 구성은, 대상물을 고정하여 가열할 수 있는 홀더가 내설되어 있고, 상기 홀더에 대향하는 위치에 고정되는 상기 대상물의 전면보다 넓은 크기의 관통홀이 형성된 반응챔버와; 상기 관통홀을 통해 상기 대상물의 전면에 대하여 적어도 하나 이상 삽입 설치되는 관 형상으로 내부 소정 부위에 상기 대상물 방향의 가스배출구를 갖는 분산판이 내설된 가이드통과; 상기 가이드통 하부를 받쳐 지지하는 소정의 관 형상으로 상기 분산판의 가스배출구를 통해 연통하게 되는 서포터블록과; 상기 서포터블록의 일측으로 연통 연결되어 소정의 가스를 제공하는 가스공급부와; 상기 서포터블록의 저면으로부터 상기 분산판까지 관통하여 설치되는 노즐과; 상기 노즐과 원료용액 공급라인으로 연결된 원료용액 공급원으로 이루어지는 원료용액 공급수단; 및 상기 대상물 또는 홀더와 연결되어 접지된 제 1 접지선과,상기 가이드통 소정 부위를 감싸는 형상으로 연장 연결되고, 상기 제 1 접지선과 연결된 제 2 접지선과, 상기 노즐과 연결되고 소정 부위에 전원이 설치되며 상기 제 2 접지선과 연결된 제 3 접지선으로 이루어지는 전력 인가수단;을 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.On the other hand, the configuration of the electrostatic spray pyrolysis apparatus according to another embodiment of the present invention for achieving the above object, there is a holder that can be fixed by heating the object is built-in, the object of the fixed to the position opposite to the holder A reaction chamber in which a through hole of a size wider than the front surface is formed; A guide passage in which a distribution plate having a gas discharge port in the direction of the object is installed in a predetermined portion in a tubular shape inserted into at least one of the front surface of the object through the through hole; A supporter block communicating with the gas outlet of the distribution plate in a predetermined tubular shape supporting the lower portion of the guide cylinder; A gas supply unit communicating with one side of the supporter block to provide a predetermined gas; A nozzle penetrating from the bottom of the supporter block to the distribution plate; Raw material solution supply means comprising a raw material solution supply source connected to the nozzle and a raw material solution supply line; And a first ground wire connected to the object or holder and grounded, the first ground wire extending in a shape surrounding the guide tube, and a second ground wire connected to the first ground wire, connected to the nozzle, and installed at a predetermined site. And a power applying means formed of a third ground line connected to the second ground line.
이하, 본 발명의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 2는 대상물 표면에 산화마그네슘 박막을 증착하는 본 발명의 일 실시예에 따른 정전기 분무 열분해 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2에 도시된 가스공급부와 가이드통 및 서포터블록의 연결관계를 설명하기 위한 부분 절취 사시도이며, 도 4는 도 3에 도시된 구성의 연결관계에 따른 단면도이며, 도 5는 본 발명의 다른 실시예를 개략적으로 나타낸 사시도로서, 종래와 동일한 부분에 대하여 상세한 설명은 생략하기로 한다.2 is a cross-sectional view schematically showing the configuration of the electrostatic spray pyrolysis apparatus according to an embodiment of the present invention for depositing a magnesium oxide thin film on the surface of the object, Figure 3 is a gas supply unit shown in FIG. Partial cutaway perspective view for explaining the connection relationship, Figure 4 is a cross-sectional view according to the connection relationship of the configuration shown in Figure 3, Figure 5 is a perspective view schematically showing another embodiment of the present invention, with respect to the same parts as the prior art Detailed description will be omitted.
도 2를 참조하면, 기판 등의 대상물(34) 표면에 산화마그네슘 박막을 형성하는 공정이 진행되는 반응챔버(30)가 설치되어 있다.Referring to FIG. 2, a reaction chamber 30 in which a process of forming a magnesium oxide thin film on a surface of an object 34 such as a substrate is performed is provided.
또한, 상기 반응챔버(30)의 내측 상부에는 히터에 의해서 그 온도가 조절되고, 대상물(34)을 고정할 수 있는 홀더(32)가 설치되어 있고, 반응챔버(30) 내측 하부에는 관통홀(36)이 형성되어 있다.In addition, the upper portion of the reaction chamber 30, the temperature is controlled by a heater, a holder 32 for fixing the object 34 is installed, the lower portion of the reaction chamber 30 inside the through hole ( 36) is formed.
그리고, 상기 반응챔버(30)의 관통홀(36) 내부에는, 도 2에 도시된 바와 같이, 원통형상의 가이드통(44)이 삽입 설치되고, 이 가이드통(44)은 그 하부가 소정의 관 형상을 이루는 서포터블록(45)에 연통하게 되며, 그 경계 부위에는 가스 배출구(52)를 갖는 분산판(50)이 차단하는 형상으로 설치되어 상술한 가스 배출구(52)를 통하여 연통하는 구성을 이루게 된다.In addition, as shown in FIG. 2, a cylindrical guide cylinder 44 is inserted into the through hole 36 of the reaction chamber 30, and the lower portion of the guide cylinder 44 is a predetermined tube. It is in communication with the supporter block 45 to form a shape, the boundary portion is installed in a shape that blocks the distribution plate 50 having the gas outlet 52 is formed to communicate through the above-described gas outlet (52). do.
이때 상술한 서포터블록(45)의 측부에는 질소가스 등의 운반가스를 공급하는 운반가스 공급부(46)가 연결되어 있고, 가이드통(44) 타측에는 산소가스 등의 산화가스를 공급하는 산화가스 공급부(48)가 연통 연결된다.At this time, a carrier gas supply unit 46 for supplying a carrier gas such as nitrogen gas is connected to the side of the supporter block 45 described above, and an oxidizing gas supply unit for supplying an oxidizing gas such as oxygen gas to the other side of the guide cylinder 44. 48 are in communication.
또한, 가이드통(44)에 대응하는 서포터블록(45)의 저면에는 그 하측으로부터 상술한 분산판(50)의 중심 부위를 연장 관통하는 노즐(38)이 설치되며, 이 노즐(38)은 히터에 의해서 가열된 대상물(34)로부터 열적 영향을 받지 않도록 충분한 이격거리를 두고 설치된다.Moreover, the nozzle 38 which penetrates the center part of the distribution board 50 mentioned above from the lower side is provided in the bottom face of the supporter block 45 corresponding to the guide cylinder 44, and this nozzle 38 is a heater. It is installed at a sufficient distance so as not to be thermally affected by the object 34 heated by.
그리고, 상술한 노즐(38)은 원료용액 공급라인(40)을 통해 원료용액 공급원(42)과 연결된다.In addition, the nozzle 38 described above is connected to the raw material solution supply source 42 through the raw material solution supply line 40.
한편, 상술한 서포터블록(45)에 의해 그 하부가 받쳐 지지되는 가이드통(44)은 대상물(34)의 전면에 대하여 원료용액을 균일하게 분사시키도록 하기 위하여 대상물(34)의 전면 각 부위에 대응 위치하도록 하는 이송수단이 반응챔버(30) 하부에 설치된다.On the other hand, the guide cylinder 44 supported by the lower portion of the supporter block 45 as described above is applied to each front portion of the object 34 to uniformly spray the raw material solution to the front surface of the object 34. The transfer means for the corresponding position is installed under the reaction chamber (30).
이러한 이송수단은, 도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 반응챔버(30) 하측으로 기밀이 유지되도록 구획 형성된 하우징(47)이 설치되고, 이 하우징(47)의 하부에는 상술한 관통홀(36)의 일측 방향에 대하여 양측으로 브라켓(49)이 각각 설치 고정된다.As shown in FIGS. 2 to 4, the conveying means is provided with a housing 47 partitioned so as to maintain an airtight under the reaction chamber 30, and the above-described through hole (below) of the housing 47 is provided. Brackets 49 are installed and fixed to both sides with respect to one side direction of 36).
또한, 이들 양측 브라켓(49) 사이에는 브라켓(49)을 잇는 형상으로가이드축(51)과 스크루로드(53)가 상호 나란하게 설치된다.In addition, the guide shaft 51 and the screw rod 53 are installed side by side between the two brackets 49 in a shape connecting the brackets 49.
그리고, 상술한 브라켓(49)의 일측으로 연장된 스크루로드(53)의 일측 단부에는 스크루로드(53)를 회전시키도록 하는 구동모터(55)가 연결 설치된다.Then, at one end of the screw rod 53 extending to one side of the bracket 49, a drive motor 55 for rotating the screw rod 53 is installed.
한편, 이렇게 설치되는 가이드축(51)과 스크루로드(53) 상에는, 도 2에 도시된 바와 같이,On the other hand, on the guide shaft 51 and the screw rod 53 installed in this way, as shown in Figure 2,
상술한 가이드통(44)을 포함한 원료용액 공급원(42) 등의 구성 하부를 받쳐 지지하는 이송테이블(57)이 가이드축(51)과 스크루로드(53)에 안내를 받아 구동모터(55)의 구동에 의한 스크루로드(53)의 회전에 따라 나사 결합 방식으로 스크루로드(53)의 길이 방향으로 슬라이딩 전·후진 가능하게 설치된다.The transfer table 57 supporting the lower portion of the raw material solution supply source 42 and the like including the guide cylinder 44 is guided by the guide shaft 51 and the screw rod 53 to guide the driving motor 55. In accordance with the rotation of the screw rod 53 by driving, the screw rod 53 is installed so as to slide forward and backward in the longitudinal direction of the screw rod 53.
이러한 이송수단의 구성은, 상술한 이송테이블(57)이 나사 결합되는 스크루로드(53)의 회전에 의해 그 위치가 전·후진 가능한 구성으로 설명하였으나, 이는 상술한 양측 브라켓(49) 소정 부위에 롤러(도면의 단순화를 위하여 생략함)를 구비하고, 이 롤러에 대응하는 타이밍벨크를 장착하도록 하며, 일측 롤러에 상술한 구동모터(55)가 회전력을 전달하도록 함으로써 이송 위치되도록 하거나, 가이드축(51)에 안내되는 이송테이블(57)을 구동모터(55) 대신 실린더수단을 이용하는 통상의 방법이 적용될 수 있다.The configuration of the transfer means has been described as a configuration in which the position of the transfer table 57 can be moved forward and backward by the rotation of the screw rod 53 is screwed, this is to the predetermined portion of the above-described both brackets 49 It is provided with a roller (omitted for the sake of simplicity of the drawing), and the timing belt corresponding to the roller is mounted, and the driving motor 55 is transmitted to the one side roller so as to transmit the rotational force, or the guide shaft ( The conventional method using the cylinder means instead of the drive motor 55 for the transfer table 57 guided by 51 may be applied.
그리고, 상술한 가이드통(44)에 의한 원료의 분사 범위에 비교하여 그 대상물(34)의 면적이 상대적으로 넓을 경우 상술한 서포터블록(45)을 가이드축(51)이 설치되는 방향에 수직하게 교차하는 방향으로 배치하도록 하고, 이 서포터블록(45)에 상술한 가이드통(44)을 포함한 각 구성을 서포터블록(45)의 길이 방향으로 소정간격을 두고 적어도 두 개 이상 설치하여 이송테이블(57)을 이송 위치시키도록 함으로써 대상물(34)의 전면에 대하여 균일한 원료용액의 분사 및 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있게 된다.When the area of the object 34 is relatively large compared to the injection range of the raw material by the guide cylinder 44 described above, the supporter block 45 described above is perpendicular to the direction in which the guide shaft 51 is installed. At least two or more components including the guide cylinder 44 described above are installed in the supporter block 45 at predetermined intervals in the longitudinal direction of the supporter block 45, and the transfer table 57 is provided. ), The uniformly sprayed raw material solution and the uniform thickness of the thin film can be formed on the entire surface of the object 34.
한편, 도 5에 도시된 구성은, 상술한 이송수단을 대신하여 대상물(34)에 대응하여 소정의 분사 범위를 갖는 가이드통(44)을 상술한 바와 같이, 서포터블록(45)에 적어도 하나 이상 설치하고, 또 이렇게 복수개의 가이드통(44)을 구비한 서포터블록(45)을 다시 복수개 구비토록 하여 구성함으로써 동일한 효과를 얻을 수 있게 된다.On the other hand, the configuration shown in Fig. 5, at least one or more in the supporter block 45, as described above, the guide cylinder 44 having a predetermined injection range corresponding to the object 34 in place of the transfer means described above. In addition, the same effect can be obtained by providing so that the supporter block 45 provided with the some guide cylinder 44 may be provided in multiple numbers again.
이러한 구성에 있어서, 상술한 원료용액 공급원(42)의 원료용액은 마그네슘(Mg)의 원료물질로 0.01 내지 0.5 M의 Mg(C11H19O2)02을 선택하고, 용매로 테트라하이드로퓨란(Tetra-hydro-furan)을 선택하고, 상기 용매보다 높은 끓는점을 가지는 알코올 중에서 10 내지 80 %의 부피 농도의 1-부틸알콜(butyl alcohol : 끓는점 117 ℃) 또는 1-옥틸알콜(octyl alcohol : 끓는점 194 ℃)을 용매 첨가물로 선택하여 선택된 각 물질을 서로 혼합하여 이루어진 것이다.In this configuration, the raw material solution of the raw material solution source 42 described above selects 0.01 to 0.5 M of Mg (C 11 H 19 O 2 ) 0 2 as the raw material of magnesium (Mg), and tetrahydrofuran as the solvent. (Tetra-hydro-furan) is selected, 1-butyl alcohol (boiling point 117 ℃) or 1-octyl alcohol (octyl alcohol) boiling point of 10 to 80% of the volume of alcohol having a higher boiling point than the solvent 194 DEG C) is selected as a solvent additive, and the selected materials are mixed with each other.
그리고, 대상물(34)과 제 1 접지선(54)이 연결되어 있고, 가이드통(44)의 중앙부 소정부와 제 2 접지선(56)이 연결되어 있고, 노즐(38)과 DC 전력기(60)가 설치된 제 3 접지선(58)이 연결되어 있다.Then, the object 34 and the first ground wire 54 are connected, the central predetermined portion of the guide cylinder 44 and the second ground wire 56 are connected, and the nozzle 38 and the DC power generator 60 are connected. The third ground wire 58 is provided is connected.
여기서 각 접지선(54, 56, 58)은 서로 동일 지점에서 접지되어 있다.Here, each ground line 54, 56, 58 is grounded at the same point.
따라서, 원료용액 공급원(42)은 원료용액을 특정압력으로 원료용액 공급라인(40)으로 방출하면, 상기 원료용액은 1 내지 30 ㎖/hr의 속도로분산판(50) 중앙부에 삽입 설치된 노즐(38)로 공급되어 가이드통(44) 내부로 방출된 후, 반응챔버(30) 내부로 공급된다.Therefore, when the raw material solution supply source 42 discharges the raw material solution to the raw material solution supply line 40 at a specific pressure, the raw material solution is inserted into the central portion of the dispersion plate 50 at a rate of 1 to 30 ml / hr ( 38 is supplied into the guide barrel 44, and then supplied into the reaction chamber 30.
이때, 운반가스 공급부(46)는 질소가스 등의 운반가스를 가이드통(44) 내부로 공급하고, 산화가스 공급부(48)는 산소가스 등의 산화가스를 가이드통(44) 내부로 공급함으로써 운반가스와 산화가스는 원료용액과 혼합되어 반응챔버(30) 내부로 공급된다.At this time, the carrier gas supply unit 46 supplies a carrier gas such as nitrogen gas into the guide cylinder 44, and the oxidizing gas supply unit 48 transports the oxidizing gas such as oxygen gas into the guide cylinder 44. The gas and the oxidizing gas are mixed with the raw material solution and supplied into the reaction chamber 30.
이때, 가이드통으로 공급되는 운반가스와 산화가스의 양은 4500 내지 12000 SCCM(Standard cubic cetimeter minute)이다.At this time, the amount of the carrier gas and the oxidizing gas supplied to the guide barrel is 4500 to 12000 SCCM (Standard cubic cetimeter minute).
다음으로, DC 전력기(60)가 5 내지 20 Kv, 바람직하게는 13 내지 19 Kv의 DC 전력을 노즐(38)에 인가함에 따라 대상물(34)과 노즐(38) 사이에는 전기장이 형성되며, 상기 전기장에 의해서 노즐(38) 끝단부의 원료용액은 수 ㎛ 크기의 액적으로 변환되어 대상물(34) 방향으로 분사된다.Next, an electric field is formed between the object 34 and the nozzle 38 as the DC power generator 60 applies DC power of 5 to 20 Kv, preferably 13 to 19 Kv, to the nozzle 38. By the electric field, the raw material solution at the end of the nozzle 38 is converted into droplets having a size of several μm and sprayed toward the object 34.
상기 액적의 분사는 원료용액의 점도, 전기전도도, 표면장력, 공급속도 및 전기장의 크기 등의 요인에 의존한다.The spraying of the droplets depends on factors such as the viscosity of the raw material solution, the electrical conductivity, the surface tension, the feed rate and the size of the electric field.
이들 대상물(34)에 분사된 액적들은 대상물 하부의 고온영역을 통과하면서 용매가 기화된 후 원료물질이 열분해되며 이에 따라 산화마그네슘이 생성되고, 생성된 산화마그네슘은 대상물에 증착되어 산화가스에 의해서 산화됨으로써 대상물(34) 표면에는 산화마그네슘 박막이 형성된다.The droplets sprayed on the object 34 pass through the high temperature region below the object, and the solvent vaporizes, and then the raw material is thermally decomposed. As a result, magnesium oxide is formed, and the resulting magnesium oxide is deposited on the object and oxidized by oxidizing gas. As a result, a magnesium oxide thin film is formed on the surface of the object 34.
여기서, 원료용액의 용매인 테트라하이드로퓨란은 끓는점이 67 ℃ 정도로 낮은 값을 가지며, 이 보다 높은 끓는점을 가지는 1-부틸알콜(butyl alcohol) 또는1-옥틸알콜(octyl alcohol)이 첨가물로서 원료용액에 첨가되어 테트라하이드로퓨란의 기화속도는 감소되고, 이에 따라 산화마그네슘 박막의 균일도와 평활도 등의 표면 특성은 개선된다.Here, tetrahydrofuran, a solvent of the raw material solution, has a low boiling point of about 67 ° C., and a higher boiling point of 1-butyl alcohol or 1-octyl alcohol is added to the raw material solution as an additive. In addition, the vaporization rate of tetrahydrofuran is reduced, thereby improving surface properties such as uniformity and smoothness of the magnesium oxide thin film.
그리고, 본 발명에 따라 대상물(34)의 가열에 의해서 노즐(38)이 가열되지 않도록 충분한 이격거리를 두고 설치되고, 가이드통(44)에 제 2 접지선(56)이 연결됨으로써 DC 전력기(60)의 인가전력을 증가시켜 높은 전기장을 형성할 수 있으므로 노즐(38)에서 많은 양의 액적이 방출되어 양질의 산화마그네슘 박막이 형성된다.In addition, according to the present invention, the nozzle 38 is provided at a sufficient distance so that the nozzle 38 is not heated by the heating of the object 34, and the second ground wire 56 is connected to the guide cylinder 44, thereby providing a DC power generator 60. Since a high electric field can be formed by increasing the applied electric power of), a large amount of droplets are released from the nozzle 38 to form a high-quality magnesium oxide thin film.
그리고, 본 발명에 따라 가이드통(36)이 설치됨으로써 노즐(38)에서 방출된 액적은 가이드통(36)에 의해 그 위치가 이동하면서 대상물 표면에 집중적으로 공급되어 양질의 산화마그네슘 박막이 형성된다.Further, according to the present invention, the guide cylinder 36 is installed, and the droplets discharged from the nozzle 38 are intensively supplied to the surface of the object while the position thereof is moved by the guide cylinder 36 to form a high-quality magnesium oxide thin film. .
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면, 원료용액의 용매로 테트라하이드로퓨란을 사용하고, 첨가물로 1-부틸알콜(butyl alcohol) 또는 1-옥틸알콜(octyl alcohol)을 사용함으로써 용매의 기화속도가 감소되어 막질의 균일도 및 평활도가 향상된 양질의 산화마그네슘 박막을 형성할 수 있는 효과가 있다.As described above, according to the present invention, the solvent vaporization rate is reduced by using tetrahydrofuran as a solvent of the raw material solution and 1-butyl alcohol or 1-octyl alcohol as the additive. Therefore, there is an effect of forming a high quality magnesium oxide thin film with improved uniformity and smoothness of the film quality.
그리고, 가이드통에 제 2 접지선을 연결함으로써 DC 전력기의 인가전력을 증가시켜 노즐에서 방출되는 액적의 양을 높여 양질의 산화마그네슘 박막을 형성할 수 있으며, 가이드통이 설치됨으로써 노즐에서 방출된 액적이 대상물 표면에 집중적이고도 균일하게 공급되어 양질의 산화마그네슘 박막을 형성할 수 있는 효과가있다.And, by connecting the second ground wire to the guide cylinder to increase the applied power of the DC electric power to increase the amount of droplets emitted from the nozzle to form a high-quality magnesium oxide thin film, the liquid discharged from the nozzle by installing the guide cylinder Since the enemy is concentrated and uniformly supplied to the surface of the object, it is effective to form a high quality magnesium oxide thin film.
이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.Although the present invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the technical scope of the present invention, and such modifications and modifications are within the scope of the appended claims.
Claims (6)
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