KR100824328B1 - Ceramic coating method with micro-droplets and partial positive pressure, and coating apparatus therof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 코팅 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 국부적인 양압과 마이크로 액적을 이용한 양압 코팅 방법 및 그 장치에 관한 것이다. 본 발명의 특징은 (a) 일체형 반응조 내부 하단부에 위치한 기판을 가열하는 단계; (b) 상기 일체형 반응조 내부 상단부에 위치한 적어도 일부영역에 적어도 하나 이상의 분사부를 통하여 증착물질 성분의 전구체를 상기 반응조 내부로 주입하는 단계; 및 (c) 상기 전구체가 기판으로 하강하면서 상기 반응조 내부의 압력 분포를 반전시켜, 무화된 전구체를 상기 기판에 증착 시키는 단계를 포함한다.The present invention relates to a coating method and a device thereof, and to a positive pressure coating method and a device using a local positive pressure and micro droplets. Features of the present invention include the steps of: (a) heating a substrate located at the lower end of the integrated reactor; (b) injecting a precursor of a deposition material component into the reactor through at least one spraying portion in at least a portion of the upper portion of the integrated reactor; And (c) inverting the pressure distribution inside the reactor while the precursor descends to the substrate, thereby depositing an atomized precursor on the substrate.
이와 같은 본 발명을 제공하게 되면, 코팅시약-용매 시스템에서 기화된 용매 및 첨가제가 국부적인 고압 혹은 양압을 유도하여 전구체 복합체들을 자연스럽게 기판부로 이동시켜 용이하게 박막제작이 가능하게 된다. When the present invention is provided, the solvent and the additives vaporized in the coating reagent-solvent system induce localized high pressure or positive pressure, thereby allowing the precursor complexes to naturally move to the substrate, thereby facilitating thin film production.
또한, 일반적인 투명전도막을 포함한 세라믹 박막에 필요한 고가의 장비 즉 고진공 장비가 필요하지 않아 다양한 세라믹 박막들을 손쉽게 제공하고, 연속적으로 공정할 수 있는 방법을 제공하여 제조단가를 낮추어 대량생산이 가능하게 된다. In addition, expensive equipment necessary for a ceramic thin film including a transparent conductive film, that is, high vacuum equipment is not required, so that various ceramic thin films can be easily provided and a method that can be continuously processed can reduce the manufacturing cost, thereby enabling mass production.
양압, 반응조, 마이크로 액적, 코팅, 세라믹, 무화 Positive pressure, reactor, micro drop, coating, ceramic, atomization
Description
도 1은 본 발명에 따른 양압 코팅 장치의 개략도를 나타낸 도면,1 shows a schematic view of a positive pressure coating apparatus according to the present invention,
도 2는 도 1의 반응 챔버에서 기판온도를 500도로 가열한 후 10분간 유지시킬 경우 측정된 온도분포를 나타낸 도면,2 is a view showing a temperature distribution measured when the substrate temperature is maintained at 500 ° C. for 10 minutes in the reaction chamber of FIG. 1;
도3은 도 1 및 2의 상황을 압력분포로 나타낸 도면,Figure 3 is a pressure distribution showing the situation of Figures 1 and 2,
도 4는 도1의 반응 챔버에서 기판온도를 500도로 가열한 후 10분간 유지시킨 후 반응 챔버 상단부에서 약 10 cm 정도 부위에 에탄올과 물을 도입시킬 경우 도입된 양에 따른 국부적인 압력변화를 계산한 그래프,Figure 4 calculates the local pressure change according to the amount introduced when the substrate temperature is heated to 500 degrees in the reaction chamber of FIG. One Graph,
도 5는 본 발명에 따른 양압 코팅 장치에서 사용되는 마이크로 액적 형탱의 전구체 도입기를 나타낸 도면,Figure 5 is a view showing the precursor introducer of the micro drop mold used in the positive pressure coating apparatus according to the present invention,
도 6은 도 5의 장치를 이용하여 마이크로 액적 전구체를 반응조(10) 상단부에 도입하였을 경우 국부적으로 발생하는 강한 양압을 설명하기 위한 개략도,FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a strong positive pressure generated locally when the microdroplet precursor is introduced into the upper end of the
도 7은 본 발명에 따른 양압 코팅 장치의 원리를 종합적으로 표현한 개략도,7 is a schematic diagram comprehensively expressing the principle of the positive pressure coating device according to the present invention,
도 8은 본 발명에 따른 양압 코팅 장치의 반응조 내부 측면부에 설치되는 보조 분사부가 방향전환이 용이하여 기판부 혹은 챔버 상단부를 향하게 조절이 가능 하다는 것을 나타내는 개략도,8 is a schematic view showing that the auxiliary injection unit installed in the reaction tank inner side portion of the positive pressure coating apparatus according to the present invention can be easily turned to the substrate portion or the chamber upper end portion,
도 9는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 양압을 생성하는 제1챔버 및 기판을 증착하는 제2챔버로 분리된 양압 코팅 장치를 나타낸 개략도,9 is a schematic view showing a positive pressure coating device separated into a first chamber for generating a positive pressure and a second chamber for depositing a substrate, as another embodiment according to the present invention;
도 10은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 반응조 하단부 일부 영역에 배기관을 설치 한 양압 코팅 장치의 개략도를 나타낸 도면,10 is a view showing a schematic diagram of a positive pressure coating device in which an exhaust pipe is installed in a portion of a lower part of a reactor as another embodiment according to the present invention;
도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 코팅 공정을 연속적으로 할 수 있는 양압 코팅 장치를 나타낸 도면,11 and 12 are views showing a positive pressure coating apparatus that can continuously perform a coating process as still another embodiment of the present invention.
도 13은 W(CO)6을 사이클로 헥산 시약에 30%로 섞은 후 (용해도 약 10%) 마이크로 펌프를 이용하여 마이크로 튜브를 통하여 반응조 내부로 토출시킨 경우 생성된 WO3 박막의 SEM 사진,FIG. 13 is an SEM image of the resulting WO 3 thin film when W (CO) 6 is mixed with cyclohexane reagent at 30% (solubility about 10%) and discharged into the reactor through a micro tube using a micro pump,
도 14는 도 9의 장치를 이용하여, 용액은 SnCl45H2O와 에틸렌 클리콜(ethylene glycol)을 사용하였으며, 용매로는 에탄올과 증류수를 2: 1로 혼합한 전구체 마이크로 액적을 가지고 코팅한 박막의 SEM 사진,FIG. 14 is a solution using SnCl 4 5H 2 O and ethylene glycol (ethylene glycol) using the apparatus of FIG. 9, and coated with precursor microdroplets mixed with ethanol and distilled water 2: 1 as a solvent. SEM photo of thin film,
도 15는 도 10의 장치를 이용하여, 용액은 SnCl45H2O와 NH4F, 에틸렌 클리콜(ethylene glycol)을 사용하였으며, 용매로는 에탄올과 증류수를 혼합한 전구체 마이크로 액적을 가지고 코팅한 박막 SEM 사진,15 is a solution using SnCl 4 5H 2 O, NH 4 F, ethylene glycol (ethylene glycol) using the apparatus of Figure 10, the solvent was coated with a precursor microdroplets mixed with ethanol and distilled water Thin film SEM photos,
도 16은 도1의 장치를 이용하고 실시예3의 용액을 이용하여 반응조내에 도입되는 전구체의 양에 따른 박막성장 거동을 나타낸 SEM 사진,FIG. 16 is a SEM photograph showing thin film growth behavior according to the amount of precursor introduced into the reactor using the apparatus of FIG. 1 and using the solution of Example 3. FIG.
도 17은 본 발명에 따른 양압 코팅 장치를 이용하여 코팅한 TiO2 박막의 SEM 사진이다.17 is a SEM photograph of a TiO2 thin film coated using a positive pressure coating apparatus according to the present invention.
본 발명은 코팅 방법 및 그 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 국부적으로 생성되는 강한 양압을 이용하여 기판위로의 플로우를 발생시키고 이 과정에서 전구체 복합물이 기판위로 자연스럽게 이동하여 다양한 세라믹 코팅물을 얻어내는 양압 코팅 방법 및 그 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a coating method and an apparatus thereof, and more particularly, to generate a flow onto a substrate using a locally generated strong positive pressure, in which the precursor complex naturally moves over the substrate to obtain various ceramic coatings. Positive pressure coating method and apparatus therefor.
세라믹코팅기법은 종래 졸-겔, CVD, PVD, 플라즈마 스프레이(Plasma spray), 열 스프레이(thermal spray) 등의 다양한 기법이 개발되어 있다. 졸-겔법을 통한 박막 제조는 단가가 매우 싸며 간단하지만 품질이 떨어지는 경향이 있다. 반면 CVD법이나, sputtering법, PLD법 등은 막의 품질이 뛰어나지만 진공장비를 이용 해야 하므로 대면적으로 코팅을 행하는 데에 있어서 단점이 있다. Ceramic coating techniques are conventionally developed in various techniques such as sol-gel, CVD, PVD, plasma spray, thermal spray. Thin film production by the sol-gel method is very cheap and simple, but tends to be of poor quality. On the other hand, the CVD method, the sputtering method, the PLD method and the like have excellent film quality but have a disadvantage in coating a large area because a vacuum equipment must be used.
CVD법은 진공 및 저압하에서 전구체를 기화시켜 가열된 기판위에 열적 화학적 반응을 통하여 증착 시키는 방법이다. PVD법은 스퍼터링, 레이저 증발법과 같이 에너지를 타겟에 가하여 생기는 원자 분자의 응축 및 플라즈마의 응축을 통하여 클러스터상 물질들을 기판 위에 증착시켜 박막을 얻어내는 방법이다. 전통적으로 CVD, PVD법 모두 고진공 장비가 필요하며 저압을 이용하는 박막 제조법이다. CVD is a method of vaporizing a precursor under vacuum and low pressure and depositing it on a heated substrate by thermal chemical reaction. The PVD method is a method of obtaining a thin film by depositing cluster-like materials on a substrate through condensation of atomic molecules and plasma condensation generated by applying energy to a target, such as sputtering and laser evaporation. Traditionally, both CVD and PVD methods require high vacuum equipment and thin film manufacturing using low pressure.
플라즈마 스프레이(Plasma spray), 열 스프레이(thermal spray)법은 고상 원 료 파워더를 1차 물질로 하여 모재에 플라즈마 혹은 고온으로 용출시켜 코팅하는 방법이다. 이들은 모두 고강도 모재를 필요 요하며 코팅의 특수성 때문에 특정 산업 분야에 많이 이용되고 있다.Plasma spraying and thermal spraying are a method of eluting a solid material feeder as the primary material and eluting the substrate with plasma or high temperature. All of these require high strength substrates and are widely used in certain industries due to the specificity of the coating.
물론 PVD법에서 버퍼 및 반응가스들을 대기압 이상으로 집어 넣어 버퍼가스효과 및 반응성 증착을 적극적으로 이용하는 경우도 많다. 이는 박막의 물성를 제어하는 수단으로 이용된다. 즉, PVD법에서 물리적으로 떨어져 나온 원자, 분자, 클러스터, 혹은 생성된 플라즈마는 주위환경에 민감하게 반응한다. 즉 냉각효과, 이동도, 반응성, 등이 주위의 가스에 의하여 생성물의 물성이 좌우 되기 때문이다.Of course, in the PVD method, the buffer and the reaction gases are put at an atmospheric pressure or higher to actively use the buffer gas effect and reactive deposition. This is used as a means for controlling the physical properties of the thin film. That is, atoms, molecules, clusters, or generated plasma that are physically separated from PVD are sensitive to the environment. In other words, the cooling effect, mobility, reactivity, etc. is because the physical properties of the product depends on the surrounding gas.
오래전부터 안개챔버 (a cloud chamber)가 개발되었다. 이를 클러스터 학자들이 발전시켜 다양한 분야에 이용하였는데 대표적으로 나노입자 및 클러스터 제조에 이용하였다. 구성을 보면 안개 챔버 내에 금속파우더를 넣고 안개 챔버 전체를 금속의 융점보다 높게 유지시킨다. Long ago, a cloud chamber was developed. This has been developed by cluster scholars and used in various fields, which are typically used to manufacture nanoparticles and clusters. The configuration shows that the metal powder is placed in the fog chamber and the entire fog chamber is kept above the melting point of the metal.
그러면, 금속은 끓어서 상당한 증기압(수torr)을 갖게 되고 이들은 안개 챔버 내에서 균일한 안개처럼 존재하게 된다. 이때 안개 챔버의 핀 홀을 통하여 고진공 내의 냉각된 기판위로 보내면 균일한 안개흐름이 생기면서 기판 위에 금속 나노입자들이 생성된다. The metal then boils and has a significant vapor pressure (tortor) which is present as a uniform mist in the mist chamber. At this time, when the nanoparticles are sent through the pinhole of the mist chamber onto the cooled substrate in a high vacuum, a uniform mist flow is generated and metal nanoparticles are generated on the substrate.
만일 안개 플로우를 캐리어 기체로 팽창시켜 질량분석을 해보면 클러스터에서 나노입자까지의 아름다운 질량분석 패턴을 얻게 된다. 이들 안개 흐름의 기본 원리는 압력차이며 기판 위의 선택적인 증착은 국부적인 온도차에 의하여 발생한다. 하지만 이 방법은 녹는점이 낮은 금속에 한정된다는 문제점이 있다.If you expand the mist flow into the carrier gas and perform mass spectrometry, you get a beautiful mass spectrometry pattern from the cluster to the nanoparticles. The basic principle of these fog flows is the pressure difference and selective deposition on the substrate is caused by local temperature differences. However, this method has a problem in that it is limited to a metal having a low melting point.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 목적은 이런 안개 챔버의 원리를 대기압보다 큰 양압 분위기에서 실현시킴으로서, 진공장비가 불필요하게 하는 것을 그 목적으로 한다. 또한 전통적인 코팅 방법으로써 고가의 진공장비를 이용하는 CVD, PVD법과 고에너지 증착 원리를 이용하는 플라즈마 스프레이(Plasma spray), 열 스프레이(Thermal spray)법 등에서 탈피하여 다양하고 양질의 세라믹 박막을 얻어낼 수 있는 새로운 코팅방법 및 그 장치를 제공하고자 하는 것이다.The object of the present invention is to realize the principle of this fog chamber in a positive pressure atmosphere larger than atmospheric pressure, so that the vacuum equipment is unnecessary. In addition, it is possible to obtain various and high-quality ceramic thin films by CVD, PVD method, which use expensive vacuum equipment, plasma spray, and thermal spray method that use high energy deposition principle. It is to provide a coating method and an apparatus thereof.
상기 기술적 과제를 달성하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 제1 특징은 (a) 일체형 반응조 내부 하단부에 위치한 기판을 가열하는 단계; (b) 상기 일체형 반응조 내부 상단부에 위치한 적어도 일부영역에 적어도 하나 이상의 분사부를 통하여 증착물질 성분의 전구체를 상기 반응조 내부로 주입하는 단계; 및 (c) 상기 전구체가 기판으로 하강하면서 상기 반응조 내부의 압력 분포를 반전시켜, 무화된(기상, 액상, 고상이 혼재함을 상세한 설명에 기재 요) 전구체를 상기 기판에 증착 시키는 단계를 포함한다.In order to achieve the above technical problem, the first feature of the present invention (a) heating the substrate located in the lower end of the integrated reactor; (b) injecting a precursor of a deposition material component into the reactor through at least one spraying portion in at least a portion of the upper portion of the integrated reactor; And (c) inverting the pressure distribution inside the reactor as the precursor descends to the substrate, thereby depositing an atomized precursor (described in detail in the detailed description of mixed gas, liquid, and solid phase) on the substrate. .
그리고 본 발명에 따른 제2 특징은 (a) 제1챔버 및 제2챔버가 상하로 분리된 일체형 반응조의 상기 제2챔버 하단부에 위치한 기판을 가열하는 단계; (b) 상기 제1챔버 상단부에 위치한 적어도 일부영역에 적어도 하나 이상의 분사부를 통하여 미리 결정된 양으로 증착물질 성분의 전구체를 상기 제1챔버 내부로 주입하는 단계; (c) 상기 제1챔버와 상기 제2챔버 사이에 설치된 적어도 하나 이상의 셔터의 개방을 통하여 상기 제1챔버 내부에 있는 상기 전구체를 상기 제2챔버 내부로 토출하는 단계; 및 (c) 상기 토출된 전구체를 상기 기판에 증착 시키는 단계를 포함한다.And a second feature according to the present invention comprises the steps of: (a) heating a substrate located at the bottom of the second chamber of the integrated reactor in which the first chamber and the second chamber are divided up and down; (b) injecting a precursor of a deposition material component into the first chamber in a predetermined amount through at least one spraying portion in at least a portion of the first chamber; (c) discharging the precursor inside the first chamber into the second chamber through opening of at least one shutter disposed between the first chamber and the second chamber; And (c) depositing the discharged precursor on the substrate.
여기서, 상기 기판 하부에 위치한 상기 반응조의 적어도 일부 영역에 배기관을 구비하여 국부적으로 발생하는 양압 및 상기 전구체의 농도를 제어하는 것이 바람직하고, 상기 전구체는 액상 시약-용매 및 고상 시약-용매 중 적어도 어느 하나로 하여 사용되는 것이 역시 바람직하다.Here, it is preferable to include an exhaust pipe in at least a portion of the reaction vessel located below the substrate to control the locally generated positive pressure and the concentration of the precursor, wherein the precursor is at least one of a liquid reagent-solvent and a solid reagent-solvent. It is also preferable to use as one.
또한, 상기 용매는 끊는점이 적어도 50℃ 이상의 유기화합물 첨가제를 적어도 1종류 이상 포함하는 것이 바람직하고, 상기 전구체의 반응에 의하여 상기 기판 상층에 형성되는 압력이 상기 기판부의 압력 보다 적어도 50Torr 이상으로 하는 것이 역시 바람직하다.In addition, the solvent preferably contains at least one or more kinds of organic compound additives having a break point of at least 50 ° C. or higher, and the pressure formed on the substrate by reaction of the precursor is at least 50 Torr or more than the pressure of the substrate portion. Also preferred.
더하여, 바람직하게는 상기 증착물질 성분을 클로린(Cl) 리간드가 적어도 한 개 이상 포함되는 유기 금속 화합물로 하는 것일 수 있고, 상기 증착물질 성분을 카르보닐(carbon monooxide) 리간드가 적어도 한 개 이상 포함되는 유기 금속 화합물로 하는 것일 수 있으며, 상기 분사부를 통한 상기 전구체의 반응조 내부로의 유입은 최소한 1μm 이상의 내경을 갖는 세라믹 튜브를 이용하는 것도 역시 가능하다.In addition, preferably, the deposition material component may be an organometallic compound including at least one or more chlorine (Cl) ligands, and the deposition material component may include at least one carbon monooxide ligand. It may be made of an organometallic compound, it is also possible to use a ceramic tube having an internal diameter of at least 1μm through the injection portion of the precursor into the reactor.
그리고, 상기 분사부에 가스관을 연결하여 상기 전구체를 가스와 동시에 상기 반응조 내부로 유입하는 것이 바람직하고, 상기 전구체를 졸 또는 겔 상태의 용액으로 하는 것이 역시 바람직하다.In addition, it is preferable to connect a gas pipe to the injection unit to introduce the precursor into the reactor at the same time as the gas, and it is also preferable to make the precursor into a sol or gel solution.
본 발명에 따른 제3 특징은 증착물질 성분의 전구체가 반응하여 양압을 발생시키는 반응조; 상기 반응조 하단부에 기판을 위치하는 기판 위치부; 상기 반응조 상단부에 상기 전구체를 상기 반응조 내부로 토출시켜 상기 기판에 증착 가능 하도록 하는 적어도 하나 이상의 분사부; 및 상기 반응조 측면에 상기 반응조 내부에 유입된 상기 전구체의 유량 및 상기 반응조 내부의 압력 중 어느 하나를 조절할 수 있는 유량 조절부를 포함한다.According to a third aspect of the present invention, there is provided a reactor including a precursor of a deposition material component to generate a positive pressure; A substrate positioner positioned at a lower end of the reactor; At least one spraying unit discharging the precursor into an upper portion of the reactor to enable deposition on the substrate; And a flow rate controller configured to adjust any one of a flow rate of the precursor introduced into the reactor and a pressure inside the reactor on the side of the reactor.
그리고, 본 발명에 따른 제4 특징은 일체화된 반응조의 상부에 위치하여 증착물질 성분의 전구체가 반응하여 양압을 발생시키는 제1챔버; 상기 반응조의 하부에 위치하여 기판을 증착시키는 제2챔버; 상기 제1챔버 내부로 상기 전구체를 토출 시키는 분사부; 상기 제2챔버 하단부에 상기 기판을 위치시키는 기판 위치부를 포함하며, 상기 제1챔버 및 제2챔버를 적어도 하나 이상의 셔터로 연결되는 것이다.In addition, a fourth feature according to the present invention comprises: a first chamber positioned above the integrated reaction vessel to react with a precursor of the deposition material component to generate a positive pressure; A second chamber disposed under the reactor to deposit a substrate; An injection unit for discharging the precursor into the first chamber; It includes a substrate position portion for positioning the substrate on the lower end of the second chamber, the first chamber and the second chamber is connected to at least one shutter.
여기서, 상기 기판 위치부는 상기 기판을 가열하는 히터 및 상기 기판의 상하 이동이 가능 하도록 하는 구동장치를 포함하는 것일 수 있고, 상기 반응조 하단부 외부 측면에 상기 기판을 예열하는 기판 예열부 및 상기 코팅된 기판을 후 처리하는 후 처리부를 더 포함하며, 상기 기판 예열부, 기판 위치부 및 후 처리부는 컨베이어 벨트로 연결되어 상기 기판의 연속 이동이 가능한 것이 역시 바람직하다.Here, the substrate position portion may include a heater for heating the substrate and a driving device to enable the vertical movement of the substrate, the substrate preheater for preheating the substrate on the outer side of the lower end of the reactor and the coated substrate After the processing further includes a post-processing unit, it is also preferred that the substrate preheating unit, the substrate position portion and the post-processing portion is connected to a conveyor belt to enable the continuous movement of the substrate.
더하여, 바람직하게는 상기 분사부는 최소한 1μm 이상의 내경을 갖는 세라믹 튜브로 이루어진 것일 수 있고, 상기 분사부에 가스를 주입할 수 있는 가스관을 더 연결하는 것일 수 있으며, 상기 반응조 상단 측면에 위치하여 회전이 가능하도록 설치되며, 상기 전구체를 상기 반응기 내부에 유입시키도록 하는 보조 분사부를 더 포함하는 것일 수 있다.In addition, preferably, the injection unit may be made of a ceramic tube having an internal diameter of at least 1 μm or more, and may further be connected to a gas tube capable of injecting gas into the injection unit, and located at an upper side of the reactor and rotation is performed. It is installed to enable, and may further include an auxiliary injection unit for introducing the precursor into the reactor.
또한, 상기 기판 하부에 위치한 상기 반응조의 적어도 일부 영역에 배기관을 구비하여 국부적으로 발생하는 양압 및 상기 전구체의 농도를 제어하는 것이 역시 바람직하다.In addition, it is also desirable to include an exhaust pipe in at least a portion of the reaction vessel located below the substrate to control the positive pressure and the concentration of the precursor that occur locally.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명에 따른 양압 코팅 장치의 개략도를 나타낸 도면이다.1 is a view showing a schematic diagram of a positive pressure coating device according to the present invention.
도 1에 타나낸 바와 같이, 본 발명에 따른 양압 코팅 장치는 반응조, 기판 위치부, 부사부, 유량조절부를 구비한다. 반응조(10) 하단부의 기판 위치부(20에 기판(25)이 높여있고 기판은 하단부의 히터(23)에 의하여 균일 가열된다. 기판은 하단부에 놓인 구동장치(27)를 통하여 높이를 조절할 수가있다. As shown in FIG. 1, the positive pressure coating device according to the present invention includes a reaction tank, a substrate position part, an adverb part, and a flow rate control part. The
반응조(10)의 상단부는 전구체 도입부인 분사부(50) 다중으로 설치 (대면적 코팅를 위하여)되어 있고 측면에도 보조 분사부(60)가 설치 되어있다. 반응조(10)의 상단부 측면에서는 가스 도입 및 전구체 배출을 담당하는 유량 조절부 (70)이 설치되어 있다. 보통은 펌프를 통하여 전구체의 양 및 상단부의 압력을 조절하게 되고, 유량조절은 유량조절기를 통하여 이루어진다.(도시하지 않음)The upper end of the
반응조(10) 상단부 및 측면에 위치한 분사부(50) 및 보조 분사부(60)는 캐리어 혹은 반응가스가 전구체와 동시 도입이 가능하도록 되어 있다. 반응조(10)는 내열성 플라스틱으로 되어있으며 직경이 약 150 mm이고, 높이는 약 400 mm 정도이다. 반응조(10)는 부식이 없는 세라믹 혹은 금속 재질도 가능하다. The
전구체 도입전에 기판(25)을 약 500도 정도로 가열하여 10분간 유지시키면 반응조(10) 내부는 온도구배를 갖는 평형 상태가 된다. 기판부근이 가장 온도가 높고 반응조(10) 상단부가 가장 온도가 낮다.If the
도 2는 도 1의 반응 챔버에서 기판온도를 500도로 가열한 후 10분간 유지시킬 경우 측정된 온도분포를 나타낸 도면이다. 도 2에 나타낸 바와같이, 기판에서 5cm 떨어진 곳은 약 260℃, 챔버 상단부는 80-90℃ 이다. 이때 반응조(10) 챔버안의 공기는 도 1에서 나타낸 것처럼 챔버 상층부를 향하여 자연스런 흐름이 생긴다. 즉 기판(25) 주위가 기압이 가장 높고 이 근처의 공기들은 온도가 낮은 쪽으로의 흐름, 즉 반응조(10) 내부 상단부로 이동하는 강한 상층기류 생긴다. 상단부로 올라간 공기 흐름은 반응조(10) 내부 상단부와 부딪혀서 다시 아래로 흐르게 되는데 벽면부의 온도가 가장 낮아 반응조 벽면을 따라하강 기류가 생겨 반응조 하단부를 통하여 밖으로 나가게 된다. 2 is a view showing a temperature distribution measured when the substrate temperature is maintained at 500 ° C. for 10 minutes in the reaction chamber of FIG. 1. As shown in Figure 2, 5 cm away from the substrate is about 260 ℃, chamber top is 80-90 ℃. At this time, the air in the chamber of the
중심부의 상승기류는 아주 강한기류로써 여기에 휴지 조각을 넣을 경우 단번에 상층부로 날려버린다. 이런 분위기에서는 전구체가 기판에 도달 할 수가 없다. 따라서 기판(25) 위의 증착은 이루어 지지 않는다. 이런 문제점들이 지금까지 연구되지 못했던 이유를 살펴보면 CVD, PVD법에서는 고진공 및 매우 낮은 환경하에서 이루어졌기 때문에 기판위로의 상승기류는 무시될 수 있고, 대기압 하에서 코팅이 일어나는 용사법은 PVD법처럼 원료물질의 강한 운동에너지 (예, 플라즈마)가 주위의 저항적 장벽을 뚫고 기판까지 도달할 수 있기 때문이다.The rising air in the center is a very strong air, and if you put a piece of tissue here, it will blow up to the upper part at once. In this atmosphere, the precursor cannot reach the substrate. Therefore, no deposition is performed on the
도3은 도 1 및 2의 상황을 압력분포로 나타낸 도면이다. 높은 온도에서 가스 플로우의 국부적인 압력을 계측하기는 상당히 어렵다. 따라서 압력분포를 반응 챔버내의 압력 분포를 알아내기 위하여 이상기체 방정식을 이용하였다. 이상 기체 방정식은 다음과 같은 식으로 나타낸다.3 is a pressure distribution of the situation of FIGS. 1 and 2; It is quite difficult to measure the local pressure of the gas flow at high temperatures. Therefore, the ideal gas equation was used to find the pressure distribution in the reaction chamber. The ideal gas equation is represented by the following equation.
[식 1] PV = nRT[Equation 1] PV = nRT
P: 압력, V: 부피, n: 몰 수, R: 기체상수, T: 온도P: pressure, V: volume, n: mole number, R: gas constant, T: temperature
반응조(10)가 완전히 밀폐되어 있다고 가정하고 각 온도영역이 분리되어 있다고 가장하면 도 3에 나타낸 바와 같이 압력분포가 생긴다. 실제 압력은 반응조(10) 하단부가 10% 정도 개방된 구조를 가지고 있으므로 도 3의 압력분포 보다 낮은 값을 갖는다. 따라서 실제압력분포는 다양한 실험결과 및 평가로부터 도 3의 그래프의 30~70% 정도로 평가된다.Assuming that the
도 4는 도1의 반응 챔버에서 기판온도를 500도로 가열한 후 10분간 유지시킨 후 반응 챔버 상단부에서 약 10 cm 정도 부위에 에탄올과 물을 도입시킬 경우 도입된 양에 따른 국부적인 압력변화를 계산한 그래프이다. 도 4의 그래프에 나타낸 계산 값은 계산식 [식 1]를 이용하였다. 도입된 액체들은 아주 잠깐 동안 반응조(10) 상단부 5~15cm 높이에 존재한다고 가정하였다. 이때의 온도는 약 130도 (약 400K)로 하고, 이 온도에서는 에탄올 및 물은 순식간에 증발하여 기체 상태로 존재하게 된다. 이때 국부적인 압력은 도입된 용매의 몰 수 (양)에 비례하게 된다. 그 결과 는 도 4에 자세하게 나타나 있다. 물의 경우 약 0.7 ml, 에탄올의 경우 약 2.8 ml를 도입하면 도3의 그래프에서 보는 것처럼 폐쇄된 반응조(10) 내부에서의 기판(25)위의 국부적인 압력 2.6 atm 과 같은 압력을 갖게 된다.Figure 4 calculates the local pressure change according to the amount introduced when the substrate temperature is heated to 500 degrees in the reaction chamber of FIG. One graph. The calculated value shown in the graph of FIG. 4 used the formula [Equation 1]. It was assumed that the introduced liquids were present at a height of 5-15 cm at the top of the
따라서 폐쇄된 챔버의 경우 물은 약 0.7 ml, 에탄올은 약 2.8 ml 이상을 순간적으로 넣어 주어야 도 1의 상승기류를 반전시키는 반대의 기체 흐름이 생길 수 있음을 알 수 있다. 본 발명의 실험에서는 반응조(10) 하단부가 약간 개방되어 있고 석션(suction)을 할 수 있기 때문에 이들 양보다 매우 적은 양으로도 기압 반전을 일으킬 수 있다.Therefore, in the closed chamber, about 0.7 ml of water and about 2.8 ml of ethanol should be added instantaneously, indicating that the opposite gas flow may be reversed to reverse the upward airflow of FIG. 1. In the experiment of the present invention, since the lower end of the
도 5는 본 발명에 따른 양압 코팅 장치에서 사용되는 마이크로 액적 형태의 전구체 도입기를 나타낸 도면이다. 도 1의 반응조(10) 상단부와 측면부에 전구체 분사부로서, 다중으로 장착되어 있다. 마이크로 펌프 (시린지펌프)와 용융실리카 (fused silica) 튜브 (토출부 구경 약 1~50 마이크로미터)를 이용하여 반응조(10) 상단부에 마이크로미터 크기 (액적의 직경: 최소단위 1 마이크로미터)의 액적을 공급한다. 5 is a view showing the precursor introducer in the form of micro droplets used in the positive pressure coating apparatus according to the present invention. It is mounted in multiple numbers as a precursor injection part in the upper end part and the side part part of the
용융실리카 튜브는 피팅류를 이용 측면부에 가스 도입관을 체결할 수 있다. 경우에 따라서는 이 가스관을 통하여 반응가스 및 캐리어 가스를 마이크로 액적과 더불어 반응조(10) 내부로 흘릴 수 있다.The molten silica tube may fasten the gas introduction tube to the side surface by using fittings. In some cases, the reaction gas and the carrier gas can flow into the
도 6은 도 5의 장치를 이용하여 마이크로 액적 전구체를 반응조(10) 상단부에 도입하였을 경우 국부적으로 발생하는 강한 양압을 설명하기 위한 개략도이다. 도 6의 상부 그림은 후술하는 실시예 1에서 제시된 것처럼 휘발성이 강한 전구체 시약이 용매에 녹거나 섞여 있을 때 일어나는 과정의 개략도이다. FIG. 6 is a schematic diagram for explaining a strong positive pressure generated locally when the microdroplet precursor is introduced into the upper end of the
즉, 텅스텐 카르보닐(W(CO)6)이 사이클로헥산에 녹아 있거나 분산되어있는 마이크로 액적이 반응조(10) 상단부에 도입이 되면 먼저 용매가 순식간에 증발하면서 무화(액체, 기체 및 고체의 상이 모두 포함되어 있는 상)상태에 놓이게 되는데, 이는 국부적인 양압(대기압 보다 높은 압력)을 발생시키고 이어서 200℃ 정도 되는 지점에 도달하면 텅스텐 카르보닐이 기화 되어 기회된 용매와 더불어 최대의 양압 효과를 보인다. 이 양압은 기판 주위의 고기압을 뚫고 기판위에 부딪힌다. 이때 텅스텐 카르보닐은 기판위에서 반응적으로 증착이 일어나 WO3를 형성하고 용매는 그대로 반응조 하단부에 위치하 배기관을 통하여 빠져 나간다. That is, when tungsten carbonyl (W (CO) 6 ) is dissolved or dispersed in cyclohexane and introduced into the upper end of the
도 6의 하단부 그림은 증착 원료시약 및 용매 이외에 온도별 기화 정도가 다른 첨가제를 넣었을 경우의 반응과정을 나타낸 개략도이다. 상기에서 설명한 것처럼 에틸렌 글리콜을 분자량 80 및 200짜리를 섞으면 용매 -> 에틸렌 글리콜 80 -> 에틸렌 글리콜 200 -> 순으로 다단계 온도 영역을 통과하며 기화되어 다단계적으로 양압을 증가시킨다. 6 is a schematic diagram showing a reaction process when an additive having a different degree of vaporization by temperature is added in addition to the deposition raw material reagent and the solvent. As described above, when ethylene glycol is mixed with a molecular weight of 80 and 200, it passes through a multistage temperature range in the order of solvent-> ethylene glycol 80-> ethylene glycol 200-> and vaporizes to increase the positive pressure in multiple stages.
또한 에틸렌 글리콜의 일부는 유기금속 시약과 결합되어 기화되지 않은 부분이 생기게 된다. 이것은 더 높은 온도에서 기화가 일어나게 된다. 더 높은 온도에서 기화가 일어날 때 액상 성분이 모두 증발되어 남은 고상 입자들을 파괴적으로 분산 시키면서 기화하게 되는데 결과적으로 미세한 전구체들이 기판에 도달하여 양 질의 박막을 얻는데 도움을 준다.In addition, some of the ethylene glycol is combined with the organometallic reagent, resulting in an unvaporized portion. This will cause vaporization at higher temperatures. When vaporization takes place at higher temperatures, all of the liquid components evaporate and vaporize, destructively dispersing the remaining solid particles. As a result, fine precursors reach the substrate and help to obtain a good quality thin film.
도 7은 본 발명에 따른 양압 코팅 장치의 원리를 종합적으로 표현한 개략도이다. 액상 또는 고상 전구체를 용매에 녹이거나 단순 혼합시킨 전구체들을 끓는점 이상의 환경에 놓이게 되면 용매가 코팅 시약-용매 시스템에서 떨어져 나와 국부적으로 반응조 내부 상단부를 고압(양압)으로 유도시키고 전구체 도입전의 기판 상단부로의 강한 상승기류를 하강기류로 반전 시켜 준다. 이때 전구체는 자연스럽게 이 흐름에 의하여 기판위로 이동이 되어 증착이 된다. 7 is a schematic diagram comprehensively expressing the principle of the positive pressure coating device according to the present invention. When the liquid or solid precursors are dissolved in a solvent or simply mixed, the precursors are placed at a boiling point or more, and the solvent is released from the coating reagent-solvent system to locally induce the upper end of the reactor to a high pressure (positive pressure) and to the upper end of the substrate before the precursor is introduced. It reverses strong rising air to falling air. At this time, the precursor is naturally deposited on the substrate by this flow.
전구체는 온도 및 주위 가스에 의하여 변형이 될 수 있으며 기판위에 부딪힐 경우 화학반응 및 물리적인 변화가 동반될 수 있다. 이 과정을 잘 보여주는 것이 도 7이다. 용매가 증발되어 국부적인 양압이 발생할 때는 전구체들이 미세한 구름 혹은 안개(무화상태)처럼 기판 상단부에 어느 정도 머물게 된다. 이들이 계속 도입되는 전구체들에 의하여 압력분포 반전 즉, 반응조(10) 상단부는 고기압, 하단부는 저기압의 상태로의 변화가 일어나면 자연스럽게 기판위로 이동하여 균일 코팅이 이루어진다.Precursors can be deformed by temperature and ambient gas and can be accompanied by chemical reactions and physical changes when hit on a substrate. 7 illustrates this process well. When the solvent evaporates and a local positive pressure occurs, the precursors stay to some degree on the top of the substrate, like a fine cloud or fog. When the precursors are continuously introduced, the pressure distribution is reversed, that is, the upper portion of the
도 8은 본 발명에 따른 양압 코팅 장치의 반응조 내부 측면부에 설치되는 보조 분사부가 방향전환이 용이하여 기판부 혹은 챔버 상단부를 향하게 조절이 가능하다는 것을 나타내는 개략도이다. 이처럼 보조 분사부(60)를 설치함으로써, 전구체 및 압력의 제어도 가능하고 코팅의 균일도를 개선하는데, 상당한 효과가 있게 된다.8 is a schematic view showing that the auxiliary injection unit installed in the reaction tank inner side portion of the positive pressure coating device according to the present invention can be easily turned to the substrate portion or the upper end of the chamber. By providing the
도 9는 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 양압을 생성하는 제1챔버 및 기 판을 증착하는 제2챔버로 분리된 양압 코팅 장치를 나타낸 개략도이다. 9 is a schematic diagram showing a positive pressure coating device separated into a first chamber for generating a positive pressure and a second chamber for depositing a substrate as another embodiment according to the present invention.
도 9에 나타낸 바와 같이, 양압 효과를 최고로 하기 위하여 양압 생성부(제1챔버)(200)와 증착부(제2챔버)(300)를 별도로 설치하고 그 사이를 개폐식 셔터(250)를 연결하였다. 제1챔버(200)의 폐쇄된 공간에 전구체-용매가 도입되고 용매가 기화가 되면 도 1의 반응조(10) 내부 보다 최소 2-3배이상 높은 압력을 갖게 할 수 있다. 그 후 제1챔버(200)의 하단부에 설치된 셔터(250)를 순간적으로 개방하면 제2챔버(300) 하단부 즉, 기판부로 강하고 균일한 흐름이 생기면서 기판위에 다양한 박막을 제조할 수 있게 된다.As shown in FIG. 9, in order to maximize the positive pressure effect, a positive pressure generating unit (first chamber) 200 and a deposition unit (second chamber) 300 were separately installed, and an
도 10은 본 발명에 따른 또 다른 실시예로서, 반응조 하단부 일부 영역에 배기관을 설치 한 양압 코팅 장치의 개략도를 나타낸 도면이다. 도 10을 참조하면, 본 발명의 양압 효과를 극대화시키기 위하여 반응조(10) 하단 일부 영역에 배기관(15)을 더 설치하여 반응조(10) 하단부로부터 균일 석션(Suction)(105)를 해주면 국부적으로 압력 차이를 더 줄 수가 있어 매우적은 양으로도 효율적으로 균일 코팅 가능하다는 것을 보여준다. 이때 동시에 반응조(10) 상단부 측면에 장착된 유량 조절부(70)을 통하여 상단부의 압력과 양도 조절 할 수가 있다.10 is a view showing a schematic diagram of a positive pressure coating device in which an exhaust pipe is installed in a portion of a lower portion of a reactor according to another embodiment of the present invention. Referring to Figure 10, in order to maximize the positive pressure effect of the present invention by further installing an
도 11 및 도 12는 본 발명의 또 다른 실시예로서, 코팅 공정을 연속적으로 할 수 있는 양압 코팅 장치를 나타낸 도면이다. 도 11 및 도 12에 나타낸 바와 같이, 이 장치에서는 기판이 컨베이어에 의하여 연속적으로 이동하여 즉 기판 예열부로부터 증착부로 들어와 양압 코팅이 이루어진다. 그 후 박막 후처리부로 이동하여 열처리 및 가스 처리 등을 할 수가 있었다. 11 and 12 are views showing a positive pressure coating apparatus capable of continuously performing a coating process as another embodiment of the present invention. As shown in Figs. 11 and 12, in this apparatus, the substrate is continuously moved by the conveyor, i.e., it enters the deposition section from the substrate preheating section and the positive pressure coating is performed. After that, it was moved to the thin film post-treatment unit, whereby heat treatment and gas treatment could be performed.
이처럼, 연속 공정을 할 수 있는 장치를 제공함으로써, 공정 시간이 단축 되어 대량 생산 공정이 가능해 지고, 기판 예열부와 증착부를 분리하여 공정의 안정성 및 코팅이 균일도 측면에서 상당한 이점이 있기 때문에 양질의 코팅박막을 구현할 수 있게 된다.In this way, by providing a device capable of continuous processing, the process time is shortened, mass production process is possible, and the substrate preheating unit and the deposition unit are separated, so that the process stability and coating have significant advantages in terms of uniformity. The thin film can be realized.
이하에서는 본 발명에 따른 양압 코팅 방법 및 그 장치를 이용하여 전구체의 종류 및 양에 따른 코팅된 박막의 실시예를 나타고, 이에 대하여 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, an embodiment of the coated thin film according to the type and amount of the precursor using the positive pressure coating method and the apparatus according to the present invention will be described in detail.
실시예 1)Example 1
도 13은 W(CO)6을 사이클로 헥산 시약에 30%로 섞은 후 (용해도 약 10%) 마이크로 펌프를 이용하여 마이크로 튜브를 통하여 반응조 내부로 토출시킨 경우 생성된 WO3 박막의 SEM 사진이다. FIG. 13 is an SEM image of the resulting WO 3 thin film when W (CO) 6 was mixed with cyclohexane reagent at 30% (solubility about 10%) and discharged into the reactor through a micro tube using a micro pump.
사이클로 헥산은 저온에서 전부 증발하여 1차 압력 증가를 가져오며 그 후 W(CO)6 분자가 약 200도 근처에서 모두 기화되어 전구체 모두 기체상 사이클로헥산-W(CO)6 의 혼합 기체 미스트가 된다. 이때 액상-기상 상전이에 의한 부피 변화는 상당히 크며 도 1의 상승기류를 하강기류로 만들어 WO3 박막 제조를 가능케 한다. Cyclohexane is all evaporated at low temperature resulting in a first pressure increase, and then all W (CO) 6 molecules are vaporized all around about 200 degrees, so that all precursors are mixed gas mists of gaseous cyclohexane-W (CO) 6 . . The liquid-vapor phase change is a change in volume caused by the ascending air current created in the considerably larger one to wind shear allows the WO 3 thin film production.
참고로 박막은 전기 변색재료로 널리 알려져 있는 물질이며 테스트 결과 좋 은 물성을 보였다. 이 과정이 도 6의 상단부 그림에 해당한다. 액상 전구체를 도입하는 경우 도 5의 장치에서 마이크로 튜브에 가스를 흘려주면 토출되는 마이크로 액적들의 응집을 막아주고 마이크로 액적의 크기를 줄일 수 있다. Mo(CO)6와 같은 기타 금속카르보닐류도 같은 결과를 나타낸다. 투입된 전구체 마이트로 액적 총 양은 5 ml이다. 기판온도는 300도 이다. 사용된 장치는 도 1이다.For reference, the thin film is a material widely known as an electrochromic material and showed good physical properties. This process corresponds to the upper figure of FIG. In the case of introducing the liquid precursor, when gas is flowed into the microtube in the apparatus of FIG. 5, it is possible to prevent the aggregation of the discharged microdroplets and reduce the size of the microdroplets. Other metal carbonyls such as Mo (CO) 6 show the same result. The total amount of droplets into the injected precursor mite is 5 ml. The substrate temperature is 300 degrees. The device used is FIG. 1.
실시예 2)Example 2
도 14는 도 9의 장치를 이용하여, 용액은 SnCl45H2O와 에틸렌 클리콜(ethylene glycol)을 사용하였으며, 용매로는 에탄올과 증류수를 2: 1로 혼합한 전구체 마이크로 액적을 가지고 코팅한 박막의 SEM 사진이다.FIG. 14 is a solution using SnCl 4 5H 2 O and ethylene glycol (ethylene glycol) using the apparatus of FIG. 9, and coated with precursor microdroplets mixed with ethanol and distilled water 2: 1 as a solvent. SEM image of the thin film.
에틸렌 글리콜은 일부가 용매가 기화 된 후 기화되어 부분적인 양압 증가에 도움을 준다. 나머지는 고체상으로 원료시약과 복합화 또는 변형되어 200도 이상의 온도에서 파괴적으로 증발이 일어난다. 이때 용매가 증발된 상태의 고상 전구체를 깨뜨려 전구체들을 미세하게 만든다. 이는 도 6의 하단부 과정에 해당한다. 투입된 총양은 2 ml이고, 기판온도는 500도 이다.Ethylene glycol is partially vaporized after the solvent is vaporized, which helps to increase the partial pressure. The remainder is a solid phase complexed or modified with the raw material reagent and destructively evaporates at a temperature of 200 degrees or more. At this time, the solid precursor in the evaporated state of the solvent is broken to make the precursors fine. This corresponds to the lower process of FIG. The total amount injected is 2 ml and the substrate temperature is 500 degrees.
실시예 3)Example 3
도 15는 도 10의 장치를 이용하여, 용액은 SnCl45H2O와 NH4F, 에틸렌 클리콜(ethylene glycol)을 사용하였으며, 용매로는 에탄올과 증류수를 혼합한 전구체 마이크로 액적을 가지고 코팅한 박막 SEM 사진이다. NH4F는 F/Sn비율이 0.15비율이 되도록 코팅용액을 합성하였다. 결과물은 Fluorine-doped Tin Oxide (FTO) 투명전도막이 형성되었다. 투입된 마이크로 액적의 총 양은 2 ml이고, 기판온도는 500도 이다.15 is a solution using SnCl 4 5H 2 O, NH 4 F, ethylene glycol (ethylene glycol) using the apparatus of Figure 10, the solvent was coated with a precursor microdroplets mixed with ethanol and distilled water Thin film SEM picture. NH 4 F synthesized the coating solution so that the F / Sn ratio is 0.15 ratio. The result was a fluorine-doped tin oxide (FTO) transparent conductive film. The total amount of microdroplets injected is 2 ml and the substrate temperature is 500 degrees.
실시예 4)Example 4
도 16은 도1의 장치를 이용하고 실시예3의 용액을 이용하여 반응조내에 도입되는 전구체의 양에 따른 박막성장 거동을 나타낸 SEM 사진이다. 도입되는 전구체의 양이 증가할수록 박막의 두께가 증가하였다. 흥미롭게도 막 두께 성장에 따른 박막내 그레인 크기 성장이 두드러지게 나타나며 단면 사진에도 수직적인 그레인 성장이 관찰된다. 이는 연속적으로 도입되는 양이 많아 질수록 단순하게 박막의 두께가 커진다는 단순 의미 외에 본 발명에서 제안한 도입된 양의 증가에 따른 양압증가 효과를 분명하게 보여준다. FIG. 16 is a SEM photograph showing thin film growth behavior according to the amount of precursor introduced into the reactor using the apparatus of FIG. 1 and using the solution of Example 3. FIG. As the amount of precursor introduced increased, the thickness of the thin film increased. Interestingly, the grain size growth in the thin film was markedly increased by the film thickness growth, and vertical grain growth was observed in the cross-sectional photograph. This clearly shows the effect of increasing the positive pressure according to the increase of the amount introduced in the present invention, in addition to the simple meaning that the thickness of the thin film is simply increased as the amount continuously introduced.
즉, 도입양의 증가는 국부적인 양압을 극대화 시키며 (도2-4) 기판위로의 강한 전구체 플로우를 발생시킨다. 따라서 동시에 많은 전구체가 기판위에 모이며 큰 그레인으로 성장을 도와주게 된다. 약 1ml 전구체의 도입은 약 150 nm 두께의 박막이 얻어졌으며, 약 3ml 전구체의 도입은 약 450 nm 두께의 박막이 얻어졌다. 박막 두께의 단순 비례와는 대조적으로 그레인의 크기가 3~5배이상 커졌다. 이는 또한 전기전항의 감소를 나타내었다. 기판온도는 500이고, 도 1의 장치가 사용 되었다. 그리고, 도 17은 본 발명에 따른 양압 코팅 장치를 이용하여 코팅한 TiO2 박막의 SEM 사진이다. In other words, increasing the amount of introduction maximizes the local positive pressure (FIGS. 2-4) and generates a strong precursor flow over the substrate. At the same time, many precursors collect on the substrate and help to grow with large grains. Introduction of the about 1 ml precursor resulted in a thin film about 150 nm thick, and introduction of the about 3 ml precursor resulted in a thin film about 450 nm thick. In contrast to the simple proportionality of the film thickness, the grain size increased by three to five times. It also showed a decrease in the electrical potential. The substrate temperature was 500 and the apparatus of FIG. 1 was used. And, Figure 17 is a SEM photograph of the TiO2 thin film coated using a positive pressure coating apparatus according to the present invention.
더하여, 실시예2의 조성중에서 유기금속시약을 Ti-Cl계로 하였을 때 TiO2 박막이 얻어졌다. 기판온도는 500도 이며 도입된 전구체 양은 10 ml 이다. 사용된 장치는 도 11이고, 실시예 2의 조성에서 유기금속시약을 Al-Cl계로 하였을 때 Al2O3 증착물이 얻어졌다. 기판온도는 500도 이며도입된 전구체 양은 10 ml 이다. 사용된 장치는 도 11이다.In addition, the TiO2 thin film was obtained when the organometallic reagent was made of Ti-Cl in the composition of Example 2. The substrate temperature is 500 degrees and the amount of precursor introduced is 10 ml. The apparatus used was FIG. 11 and an Al 2 O 3 deposit was obtained when the organometallic reagent was Al-Cl based in the composition of Example 2. The substrate temperature is 500 degrees and the amount of precursor introduced is 10 ml. The device used is FIG. 11.
이상과 같이 본 발명에서는 구체적인 구성 요소 등과 같은 특정 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.In the present invention as described above has been described by the specific embodiments, such as specific components and limited embodiments and drawings, but this is provided to help a more general understanding of the present invention, the present invention is not limited to the above embodiments. For those skilled in the art, various modifications and variations are possible from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Therefore, the spirit of the present invention should not be limited to the described embodiments, and all the things that are equivalent to or equivalent to the claims as well as the following claims will belong to the scope of the present invention. .
이와 같은 본 발명을 제공하게 되면, 코팅시약-용매 시스템에서 기화된 용매 및 첨가제가 국부적인 고압 혹은 양압을 유도하여 전구체 복합체들을 자연스럽게 기판부로 이동시켜 용이하게 박막제작이 가능하게 된다. When the present invention is provided, the solvent and the additives vaporized in the coating reagent-solvent system induce localized high pressure or positive pressure, thereby allowing the precursor complexes to naturally move to the substrate, thereby facilitating thin film production.
또한, 일반적인 투명전도막을 포함한 세라믹 박막에 필요한 고가의 장비 즉 고진공 장비가 필요하지 않아 다양한 세라믹 박막들을 손쉽게 제공하고, 연속적으로 공정할 수 있는 방법을 제공하여 제조단가를 낮추어 대량생산이 가능하게 된다. In addition, expensive equipment necessary for a ceramic thin film including a transparent conductive film, that is, high vacuum equipment is not required, so that various ceramic thin films can be easily provided and a method that can be continuously processed can reduce the manufacturing cost, thereby enabling mass production.
Claims (19)
Priority Applications (1)
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KR1020060095428A KR100824328B1 (en) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | Ceramic coating method with micro-droplets and partial positive pressure, and coating apparatus therof |
Applications Claiming Priority (1)
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KR1020060095428A KR100824328B1 (en) | 2006-09-29 | 2006-09-29 | Ceramic coating method with micro-droplets and partial positive pressure, and coating apparatus therof |
Publications (2)
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