KR0171074B1 - 세라믹의 저온 열처리 방법 - Google Patents

세라믹의 저온 열처리 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR0171074B1
KR0171074B1 KR1019940014153A KR19940014153A KR0171074B1 KR 0171074 B1 KR0171074 B1 KR 0171074B1 KR 1019940014153 A KR1019940014153 A KR 1019940014153A KR 19940014153 A KR19940014153 A KR 19940014153A KR 0171074 B1 KR0171074 B1 KR 0171074B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
heat treatment
temperature
high pressure
low temperature
low
Prior art date
Application number
KR1019940014153A
Other languages
English (en)
Other versions
KR960000822A (ko
Inventor
구명권
Original Assignee
배순훈
대우전자주식회사
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.)
Filing date
Publication date
Application filed by 배순훈, 대우전자주식회사 filed Critical 배순훈
Priority to KR1019940014153A priority Critical patent/KR0171074B1/ko
Publication of KR960000822A publication Critical patent/KR960000822A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR0171074B1 publication Critical patent/KR0171074B1/ko

Links

Classifications

    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/73Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
    • G11B5/739Magnetic recording media substrates
    • G11B5/73923Organic polymer substrates
    • G11B5/73927Polyester substrates, e.g. polyethylene terephthalate
    • G11B5/73929Polyester substrates, e.g. polyethylene terephthalate comprising naphthalene ring compounds, e.g. polyethylene naphthalate substrates
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/01Manufacture or treatment
    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11BINFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
    • G11B5/00Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
    • G11B5/62Record carriers characterised by the selection of the material
    • G11B5/73Base layers, i.e. all non-magnetic layers lying under a lowermost magnetic recording layer, e.g. including any non-magnetic layer in between a first magnetic recording layer and either an underlying substrate or a soft magnetic underlayer
    • G11B5/739Magnetic recording media substrates
    • G11B5/73923Organic polymer substrates
    • G11B5/73937Substrates having an organic polymer comprising a ring structure
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10NELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10N30/00Piezoelectric or electrostrictive devices
    • H10N30/80Constructional details
    • H10N30/85Piezoelectric or electrostrictive active materials
    • H10N30/853Ceramic compositions
    • H10N30/8548Lead-based oxides
    • H10N30/8554Lead-zirconium titanate [PZT] based

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Electroluminescent Light Sources (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)

Abstract

고압에서 열 처리하여 상전이(phase transition) 온도를 낮출 수 있는 세라믹의 저온 열 처리 방법에 관한 것으로, 본 발명의 디스플레이용 소자 제조공정 중에 구동 소자를 압전특성을 가지는 pzt막을 사용하는데, 그 막의 도포 공정 후 건조과정을 거쳐서 고온 열처리를 수행하여 원하는 구조(페로브스카이트 상)을 가지게 한다.
이 때, 고온 열처리를 사용해야 하기 때문에 재료의 선택에 제한을 가지게 되는 데, 본 발명에서는 고압 열처리 공정을 수행하므로 저온 공정이 가능하다. 즉, 고압장치 하에서 기압에서 500기압 정도의 압력 범위에서 열 처리 공정을 수행하면, 저온(400 내지 450도의 온도)에서도 페로브스카이트의 상을 얻을수 있기 때문에 구동부를 저융점 금속으로 사용할 수 있을 뿐 아니라 희생층을 손쉬운 폴리머계로 사용할 수 있기 때문에 소자 제조공정의 단순화 및 고압상태에서 pzt가 열처리되기 때문에 납 등의 휘발이 적어 최적의 조성을 얻기가 용이하다.

Description

세라믹의 저온 열처리 방법
본 발명은 세라믹의 열처리 방법에 관한 것으로, 특히 고압에서 열처리하여 상전이(phase transition) 온도를 낮출 수 있는 세라믹의 저온 열처리 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 세라믹은 성형한 후 임의의 특성을 얻기 위해 고온에서 열처리 한다.
예를 들면, PZT(Pb(Zr, Ti)) 또는 PLZT[(Pb, La)(Zr, Ti)O3]등의 압전 세라믹을 성형하면 파이로클로르(Phrochlore)의 상(Phase)을 갖는데, 이 성형된 세라믹을 대략 섭씨 600-700 정도의 온도로 열처리하여 압전 특성을 갖는 페로브스카이트(Perovskite)의 상으로 전이시킨다.
이 때, 세라믹은, 이 기술분야에 잘 알려진 바와같은, 화학 기상 침적법, 스퍼터링(Sputtering) 또는 졸겔(Sol-Gel) 법 등의 방법에 의해 목표로 하는 임의의 층상에 적층된다.
이러한 세라믹, 예를 들어 PZT가 도포된 웨이퍼를 열 처리하는 방법에는 1기압의 질소, 네온(Ne), 아르곤(Ar) 등과 같은 불활성 가스의 분위기에서 수행하거나, 또는 급속 열처리(Rapid Thermal Annealing) 하는 방법이 있다.
한편, 평판 디스플레이 소자인 투사형 화상 표시 장치의 일종으로서는 AMA(Actuated Mirror Arrays)가 있으며, 이러한 AMA는 R.G.B의 각 단위셀에 대응하는 다수의 액츄에이터들을 포함하는 데, 각 액츄에이터는, 예를 들면 패널 베이스와의 사이에 희생층(후에 에어캡으로 됨)을 게재하여 멤브레인, 하부, 전극, 변형층, 상부 전극, 거울이 순차 형성되는 구조를 갖는다.
이러한 구조의 AMA는 상부 및 하부 전극에 인가되는 화상 신호 및 바이어스 전압에 의하여 발생되는 전계에 따라 변형층이 변형을 일으키는 데, 이 액츄에이터가 변형을 일으킬 때(즉, 액츄에이터가 구동될 때) 액츄 에이터의 상부에 장착된 각각의 거울들을 전계의 크기에 비례하여 경사지게 되며, 이 경사진 거울들이 광원으로부터 입사된 빛 (예를들면, R.G.B)을 소정의 각도로 반사시킴으로써 디스플레이를 목표로 하는 화소를 형성하게 된다.
이 때, 각 액츄에이터를 실질적으로 구동하는 변형층의 구성 재료로서는 PZT(Pb(Zr, Ti)O3), PLZT((Pb, La)(Zr, Ti)O3) 등의 압전 세라믹이 이용되고 있으며, 이러한 재료들은 상술한 바와 같이 대략 600 - 700 정도의 고온 열처리를 토해 파이로 클로르상에서 페로브스카이트(Perovskite)의 상으로 전이된다.
한편, 액츄에이터를 제조하는 공정에 있어서, 희생층의 상부에 멤브레인, 하부 전극이 형성된 상태에서 하부 전극의 상부에 PZT, PLZT 등의 변형층을 형성하게 되는 데, 종래에는 변형층의 하부에 순차 형성되는 하부 전극, 멤브레인, 희생층의 구성 재료로서 열처리 공정시의 열처리 온도 (예를들면, 섭씨 600 - 700 정도) 보다 낮은 융점을 갖는 물질을 사용할 수가 없었다.
즉, 종래 방법에서는 설사 물질 특성이 우수하더라도 융점이 열처리 온도보다 낮은 물질인 경우 이러한 물질을 하부충들(즉, 하부 전극, 멤브레인, 희생층 등)의 재료로써 사용할 수 없어 재료의 선택폭에 제약을 받을 수밖에 없었다.
예를 들어, 액츄에이터의 제조가 완료되면 희생층은 플루오르화 수소(HF) 증기에 의해 각각 제거되어 에어캡으로써 형성되는 데, 이러한 희생층으로써 단지 융점이 열처리 온도(섭씨 600 - 700 정도) 보다 낮다는 이유 때문에 적층 속도가 빠르고 제거가 용이한 장점을 갖는데도 불구하고 폴리머계를 사용할 수가 없었다. 따라서, 종래에는 이와 같이 물질 특성이 우수한 폴리머계 대신에 상대적으로 물질 특성이 떨어지는 PSG(Phosphor Silicate Glass), BSG(Boron Silicate Class)등을 희생층으로 사용할 수밖에 없었다.
또한, 변형층은 휘발성이 높은 Pb 등을 함유하는 데, 종래 방법에서는 열처리 공정시에 변형층에 함유된 Pb 등이 휘발하게 되므로써, 액츄에이터의 구동각이 불 균일하게 되는 문제점을 내포, 즉 목표로하는 구동각이 5도인 경우라 가정할 때 열처리 공정시에 변형층에서 Pb 등의 성분이 휘발해 버림으로써 제조 완료된 액츄에이터의 실제 구동각인 3-4도 정도밖에 얻어지지 않게 되버리는 문제점을 내포하고 있다.
따라서, 본 발명은 상기한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 안출한 것으로, 변형 물질의 열처리 공정을 고압 조건하에서 수행함으로써 변형 물질의 상전이를 위한 열처리 온도를 낮출 수 있는 세라믹의 저온 열처리 방법을 제공하는 데 그 목적이 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 디스플레이 소자에 사용되는 압전 특성을 갖는 변형 물질의 상전이(phase transition)를 위해 상기 변형 물질을 열처리 하는 방법에 있어서, 기 설정된 범위의 고압 분위기 중에서 기 설정된 저온 범위의 상전이 온도로 상기 변형 물질의 상전이를 위한 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 세라믹의 저온 열처리 방법을 제공한다.
도면은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 세라믹의 저온 열처리 공정을 수행하는 데 적합한 열처리 시스템의 개략 구성도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 가스 주입구 20 : 전원 연결 포트
30 : 고압 열처리 튜브 40 : 석영 기판
50 : 세라믹 웨이퍼 60 : 가스 배출구
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명한다.
먼저, 본 발명의 핵심 기술요지는, 파이로클로르(Phrochlore) 상(Phase)을 갖는 성형된 세라믹(변형 물질), 예를 들면 PZT, PLZT 등의 압전 세라믹을 페로브스카이트(Perovskite)의 상으로 전이 시키기 위한 열처리를 수행할 때, 대략 섭씨 600 - 700 정도의 고온 조건에서 수행하는 종래 방법과는 달리, 기 설정된 임의의 고압 분위기(즉, 세라믹의 재질, 조성비, 부피 등과 같은 여러 가지 인자를 고려하여 목표로하는 상전이 온도를 얻을 수 있도록 결정되는 압력 범위로써, 예를 들면 1기압 내지 500 기압 등) 중에서 상대적으로 낮은 저온, 예를 들면 섭씨 400 - 450도 정도의 저온에서 상전이를 위해 변형 물질의 열처리를 수행한다는 것으로, 이것은 압력 제어가 가능한 조건하에서 기압이 상승할 때마다 열역학적으로 상전이 온도가 다운된다는 원리에 근거한다.
따라서, 본 발명의 저온 열처리 방법에서는 이러한 기술적 사상을 통해 목적으로 하는 바를 달성할 수 있다.
도면은 본 발명의 바람직한 실시예에 따라 세라믹의 저온 열처리 공정을 수행하는 데, 적합한 열처리 시스템의 개략 구성도로써, 웨이퍼(50)상에 박막으로 도포된 세라믹의 열처리 공정을 수행하기 위해, 불활성 압축 가스를 주입하는 가스 주입구(10), 전원 연결 포트(20), 세라믹의 열처리를 수행하는 고압 열처리 튜브(30), 석영 기판(40), 세라믹 웨이퍼(50) 및 가스 배출구(60)로 구성된다. 여기에서, 웨이퍼(50)가 AMA 소자일 때 피열처리물은 하부 전극의 상부에 형성된 PZT, PLZT 등의 변형층이 될 것이다.
한편, 전술한 종래 방법에서는, 예를 들어 PZT(또는 PLZT)를 열처리 할 때 열처리 튜브에 네온, 아르곤 가스 또는 질소 등의 불활성 가스를 흘려 주면서 히터(heater)에 전압을 인가하여 열을 발생함으로써 PZT를 열처리하는 방식이었으나, 본 발명에서는 가스 주입구(10)를 통해 불활성 가스를 고압(즉, 상전이 온도가 대략 400 - 450도 정도가 되는 압력)으로 주입함으로써, 세라믹 웨이퍼(50)의 주위를 고압 상태로 유지시켜 열처리를 하는 것으로, 그 동작 원리를 설명하면 다음과 같다.
도면을 참조하면, 고압 열처리 튜브(30)를 이용하여 PZT(또는 PLZT) 자체막을 어닐링(annealing) 할 때 파이로클로르(Phrochlore)의 상(Phase)이 압전 특성을 갖는 페로브스카이트(Perovskite)의 상으로 전이가 일어나고, 이와 같은 상변화시에 개방 구조에서 폐쇄 구조로 수축 거동을 나타내므로, 열역학적으로 외압을 높히게 되면 높아지는 외압에 따라 상전이 온도가 내려가게 된다.
즉, 파이포클로르의 상이 페로브스카이트 상으로 전이하는 동작 원리를 깁스 자유 에너지(Gibbs free energy) 방정식에 의해 정리하면 다음과 같다.
상기 수식(1) 및 (2) 에서 S는 엔트로피(Entrophy)를, V는 용적(Volume)을, T는 온도를, P는 압력을 각각 나타낸다.
따라서, 상기한 수식으로부터 알 수 있는 바와같이, 평행 상태에서 파이로클로르의 변화량(dGpyro)과 페로브스카이트의 변화량(dGPerov)은 동일, 즉 dGPyro= dGPerov이므로,이다.
따라서,이다.
(단, 엔트로피의 변화량(△S) = SPerov- SPyro, 용적의 변화량(△V) = VPerov- VPyro0, △S = △H/T, △H는 파이로 클로르가 페로브스카이트로 전이된 엔트로피 변환)
상기한 수식에서가 음의 값을 가지므로 압력(dP)이 증가하면 결과적으로 평형 온도(dP)가 내려간다.
따라서, PZT(또는 PLZT)를 열처리할 때 고압 분위기 중에서 기압을 1기압에서 500기압 정도로 변화시키면서 열처리를 원하는 온도로 내릴 수 있는 압력 범위에서 어닐링 공정을 수행함으로써, 고압 상태일 때 저온(대략, 섭씨 400 - 450도 정도)에서도 PZT(또는 PLZT)의 페로브스카이트상을 얻을 수 있다.
즉, 디스플레이용 소자(예를들면, ANA 소자)를 제조하는 공정에 있어서, 구동소자로써 압전 특성을 갖느 PZT(또는 PLZT)을 사용하는 데, 그 막을 도포하고 건조시킨 다음, 본 발명에서와 같이 기설정된 범위의 고압 분위기에 저온 열처리(대략, 섭씨 400 - 450도 정도)를 수행함으로써, 목표로하는 PZT의 페로브스카이트상을 얻을 수 있다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전술한 종래 방법에서와 같이 섭씨 600 - 700 정도의 고온에서 변형 물질의 상전이를 위한 열처리를 수행하지 않고, 기 설정된 범위의 고압 분위기 중에서 저온(대략, 섭씨 400 - 450도)으로 변형 물질의 상전이를 위한 열처리를 수행함으로써 다음과 같은 장점을 얻을 수 있다.
첫째, 종래에는 물성 특성이 우수하나 융점이 종래의 고온 열처리 온도(대략 섭씨 600 - 700도)보다 낮은 물질을 변형 물질의 하부에 형성되는 막(예를 들어, 변형 물질이 AMA의 액츄에이터내 변형층인 경우 하부 전극, 멤브레인, 희생층 등)의 재료로써 사용할 수 없었으나, 본 발명에서는 물성 특성이 우수하면서 융점이 대략 섭씨 450도 이상이면서 700도 보다 낮은 물질까지도 변형 물질의 하부막 재료로 사용할 수가 있어, 물성 특성이 우수한 재료의 선택폭을 크게 할 수 있다.
예를 들어, 종래에는 AMA의 액츄에이터에 사용되는 희생층으로써 PSG, BSG 등을 사용하였으나, 본 발명에서는 이들에 비해 상대적으로 적층 속도가 빠르고 제거가 용이한 장점을 갖는 폴리모계를 희생층으로 사용할 수 있다.
둘째, 종래 방법에서는 대략 600 - 700도의 고온 조건하에서 변형 물질의 상전이를 위한 열처리를 수행하기 때문에 열처리 공정시에 변형층에 함유된 휘발성이 높은 Pb 등이 휘발하게 되어 변형 물질의 조성비가 변화하게 되므로써, 결과적으로 액츄에이터의 구동각이 불균일하게 되버리는 문제가 야기될 수 있었으나, 본 발명에서는 상대적으로 낮은 저온(대략 400 - 450도) 조건하에서 변형 물질의 상전이를 위한 열처리를 수행함으로써 휘발성이 높은 Pb 등의 성분이 휘발하는 것을 최대한 억제할 수 있기 때문에 변형 물질의 조성비가 변화하는 것을 효과적으로 방지할 수 있어 액츄에이터의 구동각이 불균일하게 되는 등의 문제를 확실하게 방지할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면, 경사각, 광 효율을 극대화할 수 있는 최적의 구조로 AMA 액츄에이터를 제조할 수 있다.

Claims (3)

  1. 디스플레이 소자에 사용되는 압전 특성을 갖는 변형 물질의 상전이(phase transition)를 위해 상기 변형 물질을 열처리하는 방법에 있어서, 기설정된 범위의 고압 분위기 중에서 기설정된 저온 범위의 상전이 온도로 상기 변형 물질의 상전이를 위한 열처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 세라믹의 저온 열처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 변형 물질은, PZT 인 것을 특징으로 하는 세라믹의 저온 열처리 방법.
  3. 제2항에 있어서, 상기 기설정된 상전이 온도는, 400 내지 450도 인 것을 특징으로 하는 세라믹의 저온 열처리 방법.
KR1019940014153A 1994-06-22 1994-06-22 세라믹의 저온 열처리 방법 KR0171074B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019940014153A KR0171074B1 (ko) 1994-06-22 1994-06-22 세라믹의 저온 열처리 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1019940014153A KR0171074B1 (ko) 1994-06-22 1994-06-22 세라믹의 저온 열처리 방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR960000822A KR960000822A (ko) 1996-01-25
KR0171074B1 true KR0171074B1 (ko) 1999-01-15

Family

ID=19385845

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1019940014153A KR0171074B1 (ko) 1994-06-22 1994-06-22 세라믹의 저온 열처리 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR0171074B1 (ko)

Also Published As

Publication number Publication date
KR960000822A (ko) 1996-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JPH09260612A (ja) 強誘電体薄膜素子、それを用いた半導体装置、及び強誘電体薄膜素子の製造方法
JPWO2020218617A5 (ko)
JPH0563205A (ja) 半導体装置
KR0171074B1 (ko) 세라믹의 저온 열처리 방법
US10256121B2 (en) Heated stage with variable thermal emissivity method and apparatus
US6287637B1 (en) Multi-layer approach for optimizing ferroelectric film performance
JP4789797B2 (ja) 基板上への層の堆積法
US6614178B1 (en) Solid-state excimer devices and processes for producing same
JPH104181A (ja) 強誘電体素子及び半導体装置
JP2002299714A (ja) 圧電体素子及びこれを用いた電気機器
KR100650224B1 (ko) 강유전체 또는 고유전율 재료의 고체의 형성방법 및 그것을 사용한 반도체장치의 제조방법
JP2006228447A (ja) 強誘電体薄膜の製造方法
JP2003017767A (ja) 圧電素子
JP2001356309A (ja) 強誘電体薄膜の製造方法
KR100690005B1 (ko) 강유전성 액정주입장치의 제조 방법
JPH06224486A (ja) 圧電セラミックスの分極方法
JP2005105394A (ja) 強誘電体薄膜の形成方法
KR0160897B1 (ko) 광로 조절 장치의 제작 방법
JPH0764107A (ja) 非線形素子基板の製造方法
JP2004051418A (ja) 酸化物薄膜の形成方法及び酸化物薄膜
JPH05226322A (ja) 配向性強誘電体薄膜の製造方法
JP2605739B2 (ja) 強誘電薄膜の形成方法
JP2004253535A (ja) 誘電体薄膜形成装置および誘電体薄膜形成方法
JPH06215975A (ja) 強誘電体薄膜の製造方法及びそれを有する強誘電体薄膜素子
JP4649573B2 (ja) Blt系強誘電体薄膜の作製方法とその為の塗布液の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee