KR101456238B1 - Method for manufacturing metal-oxide thin film using low temperature process, thin film, and electric device thereof - Google Patents
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Abstract
용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치이 개시된다. 본 자외선 램프 장치는 샘플탑재부와 내부에 챔버 공간을 가지고 샘플탑재부를 에워싸는 구조를 갖는 하우징을 구비하되, 챔버 공간의 상부에는 샘플탑재부와 대향되게 형성되어 하부로 자외선을 조사하기 위한 자외선 램프부를 포함하고, 하우징의 일영역에는 상기 샘플탑재부의 탑재된 샘플에 상기 불활성가스를 주입하기 위한 불활성가스 주입부를 구비한다.Disclosed is an ultraviolet lamp apparatus for sintering an oxide thin film using a solution process. The ultraviolet lamp unit includes a sample loading unit and a housing having a chamber space and a structure for surrounding the sample loading unit. The UV lamp unit includes an ultraviolet lamp unit for irradiating ultraviolet rays to the lower part of the chamber space. And an inert gas injecting part for injecting the inert gas into the sample mounted on the sample mounting part in one area of the housing.
Description
본 발명은 자외선 램프 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 저온 용액 공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an ultraviolet lamp apparatus, and more particularly, to an ultraviolet lamp apparatus for sintering oxide thin films using a low temperature solution process.
산화물 박막은 디스플레이 분야, 태양전지 분야, 터치패널 분야 등 다양한 분야에서 전자 소자로 이용되는 것으로, 간단한 조성 변화로 광학적으로 투명하면서도 전기 전도성이 높은 박막을 형성 가능하므로 그 관심이 증대되고 있다.The oxide thin film is used as an electronic device in various fields such as a display field, a solar cell field, and a touch panel field, and a thin film having high electrical conductivity can be formed by a simple composition change.
이러한 산화물 박막의 재료로는 Zinc oxide(ZnO), Indium zinc oxide(IZO), Indium gallium zinc oxide(IGZO) 등이 있는데, 최근에는 소자 제조시의 경제성을 향상시키기 위하여 인듐보다 비용이 적게 드는 아연, 주석, 티타늄 등을 포함한 산화물에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.In order to improve the economical efficiency of device fabrication, zinc oxide (ZnO), indium zinc oxide (IZO) and indium gallium zinc oxide (IGZO) Tin, titanium, and the like have been actively studied.
한편, 기존 산화물 박막 제조 시에는 고가의 진공 증착 장비 및 타겟 등의 공정이 많이 이용되었으나, 최근에는 경제성 있는 공정을 위하여 용액 공정을 통한 산화물 박막 형성 방법에 대한 연구가 집중적으로 이루어지고 있다.On the other hand, in the production of the conventional oxide thin film, expensive vacuum deposition equipment and target process have been widely used. Recently, however, a method for forming an oxide thin film through a solution process has been intensively studied for economical process.
용액공정을 통한 산화물 박막 형성 공정에서는 용액 속에 함유되어 있는 유기용매를 제거하고, 금속성 물질과 산소와의 반응을 유도하여 특정한 기능성(도체, 반도체, 절연체 특성 등)을 가지는 산화물질을 형성하고, 산화물질과 결합하여 박막의 기능성을 저하시키는 불순물들을 제거하기 위하여 300℃ 이상의 고온에서의 열처리가 필수적으로 요구된다.In the oxide thin film forming process through the solution process, the organic solvent contained in the solution is removed and the reaction between the metallic material and oxygen is induced to form an oxidizing material having a specific function (conductor, semiconductor, insulator characteristics, etc.) Heat treatment at a high temperature of 300 캜 or more is indispensably required in order to remove impurities which bind with the material and lower the functionality of the thin film.
그러나, 이러한 고온에서의 열처리 공정은 산화물 박막의 제조 공정 단가를 증가시키는 문제점이 있었다. 또한, 산화물 박막이 형성되는 기판(또는 기재)의 녹는점이 낮은 경우에는 상기 기판의 변형을 가져오므로(예를 들면, 플라스틱 기판, 섬유 기재 등), 상기 산화물 박막이 적용되는 기판의 종류에 제한이 생기는 문제점이 있었다.However, such a heat treatment process at a high temperature has a problem of increasing the manufacturing cost of the oxide thin film. Further, when the melting point of the substrate (or substrate) on which the oxide thin film is formed is low, the substrate is deformed (e.g., plastic substrate, fiber substrate, etc.) .
이러한 배경에서, 상술한 고온의 열처리를 하지 않고 경제성 있는 산화물 박막을 제조하는 공정에 대한 연구가 진행되었다. 이러한 연구의 예로는 진공 증착법을 이용한 산화물 박막 형성 방법, 산화물 형성을 촉진하여 열처리 온도를 낮추는 방법 등이 있다. 그러나, 전자의 경우에는 증착 공정을 위한 장비 비용 등으로 인해 공정 단가가 상승할 뿐만 아니라 제조되는 산화물 박막의 비균일성 및 성능 저하 등이 문제되었으며, 후자의 경우에는 열처리 온도를 낮추는 데에 한계가 있을 뿐 아니라(230℃ 수준) 불순물을 제거할 수 없어 산화물 박막의 성능 저하가 발생하는 문제점이 있었다.In this background, research has been conducted on a process for producing an oxide thin film which is economical without the above-mentioned high temperature heat treatment. Examples of such studies include a thin oxide film formation method using a vacuum deposition method and a method of promoting oxide formation to lower the heat treatment temperature. However, in the case of the former, not only the process cost is increased due to the equipment cost for the deposition process, but also the nonuniformity and the performance degradation of the oxide thin film to be produced are problematic. In the latter case, there is a limitation in lowering the heat treatment temperature (230 deg. C) impurities can not be removed and the performance of the oxide thin film is deteriorated.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 용액 공정을 이용한 산화물 박막을 제조 시에 레이저를 이용하여 산화물 박막을 어닐링하는 방식에 대한 시도가 있었다. US7208401호, US2008/0057631 등이 그 예이다. 좀 더 상세히 설명하면, 상술한 종래 기술들은 모두 산화물 용액을 기판 상에 코팅한 다음 대기 중에서 레이저를 조사하는 기술을 개시하고 있다. 그러나, 이러한 방식을 활용하여 박막을 제조하는 경우 우수한 특성을 갖는 것으로 보고된 산화물 박막은 아직 보고된 바가 없다.In order to solve this problem, there has been an attempt to anneal the oxide thin film by using a laser in manufacturing an oxide thin film using a solution process. US7208401, US2008 / 0057631, and the like. More specifically, all of the above-described conventional techniques disclose a technique of coating an oxide solution on a substrate and irradiating the laser in the atmosphere. However, oxide thin films reported to have excellent properties when manufacturing thin films using such a method have not been reported yet.
또한, 이러한 산화물 박막을 제공하는 경제성 있는 장치 또한 보고된 바가 없었다.
In addition, an economical apparatus for providing such an oxide thin film has not been reported.
상술한 문제점을 해결하기 위해서, 본 발명은 저온 용액공정으로 제조된 산화물 박막을 어닐링하여 소결할 수 있는 경제성 있는 자외선 램프 장치를 제공하는 것이다.
In order to solve the above-described problems, the present invention provides an economical ultraviolet lamp apparatus capable of annealing and sintering an oxide thin film produced by a low temperature solution process.
본 발명의 일 측면은, 샘플탑재부와 내부에 챔버 공간을 가지고 상기 샘플탑재부를 에워싸는 구조를 갖는 하우징을 구비하되, 상기 챔버 공간의 상부에는 상기 샘플탑재부와 대향되게 형성되어 하부로 자외선을 조사하기 위한 자외선램프부를 포함하고, 상기 하우징의 일영역에는 상기 샘플탑재부의 탑재된 샘플에 상기 불활성가스를 주입하기 위한 불활성가스 주입부를 구비하는 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치를 제공한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising a sample mounting part and a housing having a chamber space therein and surrounding the sample mounting part, wherein the chamber space is formed at an upper portion thereof to face the sample mounting part, And an inert gas injection part for injecting the inert gas into the sample mounted on the sample mounting part in one part of the housing. The ultraviolet lamp device for sintering an oxide thin film according to the present invention comprises:
한편, 산화물 박막은 디스플레이 분야에서의 박막 트랜지스터(Thin-film Transistor), 반도체 분야, 태양전지 분야 또는 터치패널 분야에서의 전자 소자로 활용가능한데, 전자소자의 반도체층, 절연층, 및 투명 전극(Transparent electrode)등에 응용 가능하다. 가장 바람직하게는, 박막트랜지스터의 채널층으로 사용되는 것이다. 또한, 본 발명이 적용될 수 있으면 다양한 형태의 박막트랜지스터가 가능하다. 예컨대, 게이트 전극이 채널층 하부에 형성되는 구조, 또는 게이트 전극이 채널층의 상부에 형성되는 구조가 모두 가능함은 물론이다.On the other hand, the oxide thin film can be utilized as an electronic device in a thin-film transistor (TFT), a semiconductor field, a solar cell field, or a touch panel field in a display field, and a semiconductor layer, an insulating layer, electrode and the like. Most preferably, it is used as a channel layer of a thin film transistor. In addition, various types of thin film transistors are possible if the present invention can be applied. For example, the gate electrode may be formed under the channel layer, or the gate electrode may be formed over the channel layer.
산화물의 종류로는 Indium oxide(In2O3), Zinc oxide(ZnO), Indium zinc oxide(IZO), Indium gallium zinc oxide(IGZO), Zinc tin oxide(ZTO), Titanium Oxide(TiO2), Indium tin oxide(ITO), Aluminum oxide(Al2O3), Silicon oxide(SiO2) 등이 있는데 이들의 금속 산화물에 추가로 다양한 금속들이 함유되어 제작되는 모든 종류의 금속산화물이 본 발명의 범위에 포함된다.The kind of oxides Indium oxide (In 2 O 3) , Zinc oxide (ZnO), Indium zinc oxide (IZO), Indium gallium zinc oxide (IGZO), Zinc tin oxide (ZTO), Titanium Oxide (TiO 2), Indium (ITO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and silicon oxide (SiO 2 ). All kinds of metal oxides containing various metals in addition to their metal oxides are included in the scope of the present invention. do.
또한, 용액공정으로 산화물 박막을 형성하기 위한 전구체들은 인듐 전구체, 갈륨전구체, 징크 전구체, 틴 전구체, 알루미늄 전구체 등이 사용가능하고 적어도 하나 이상의 이들 전구체가 결합되어 활용되는 것도 가능하다.In addition, the precursors for forming the oxide thin film by the solution process can be an indium precursor, a gallium precursor, a zinc precursor, a tin precursor, an aluminum precursor, or the like, and at least one of these precursors can be used in combination.
"불활성 가스"는 질소, 아르곤, 헬륨 분위기 등을 의미하고, 고의적으로 산소가 주입되는 환경 또는 고의적인 산소의 주입이 없이 공기 중에서 진행되는 공정을 제외하는 것을 의미하고, 별도로 진공 프로세스를 진행하지 않은 대기 상태에서 상기 코팅된 산화물 용액에 불활성 가스가 유입되는 상황이 바람직하다.The term "inert gas " means an atmosphere of nitrogen, argon, helium, etc., and means excluding a process intentionally carried out in the air without injection of oxygen or intentional oxygen, It is preferable that the inert gas is introduced into the coated oxide solution in a standby state.
한편, 본 발명이 효과적으로 적용되기 위한 샘플은 용액공정으로 제조된 산화물 용액이 기판 등의 구조물에 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅 등의 코팅되어 있는 상태이다.Meanwhile, a sample to which the present invention is effectively applied is a state in which an oxide solution prepared by a solution process is coated on a structure such as a substrate by spin coating, inkjet printing, or the like.
한편, 자외선 램프부는 선광원이 일정간격으로 배열되어 면광원 형태로 조사되는 것이 바람직하다. 이러한 구성은 샘플이 유리 기판 뿐 아니라 플렉시블 기판 등을 대면적인 경우에 적용하기 위한 구성으로 일반적인 자외선 램프를 대면적에 유리하고 적합한 형태로 배열하거나 특별히 고안하여 면광원 형태로 조사하는 것이 필요하다.On the other hand, it is preferable that the ultraviolet lamp unit is irradiated in the form of a planar light source by arranging the linear light sources at regular intervals. Such a structure is required to be applied to a case where the sample is not only a glass substrate but also a flexible substrate in a large area, and it is necessary to arrange a general ultraviolet lamp in a form suitable for a large area and to specially design and irradiate it in the form of a surface light source.
한편, 불활성가스 주입부는 샘플부에 불활성가스를 주입하기 위한 구성으로 챔버 공간의 상부 또는 측부 등 특별히 제한된 위치에 한정되어 배치될 필요는 없으나 챔버 공간의 상부에서 하부로 중력을 이용하여 자연스럽게 불활성 가스가 대류되도록 자외선 램프부의 선광원과 선광원 사이에 배치되는 구조가 효과적일 수 있다.Meanwhile, the inert gas injection unit is not limited to a specific position such as an upper portion or a side portion of the chamber space. However, inert gas may be naturally supplied from the upper portion of the chamber space to the lower portion using gravity. A structure that is disposed between the source of light and the source of light of the ultraviolet lamp unit to be convected may be effective.
본 발명의 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치에서는 자외선 램프를 조사하면서, 불활성 분위기를 유지하는 것이 주요한 특징 중 하나인 바, 이에 대해서는 동 출원인에 의해 출원된 PCT/KR2012/010275호의 관련 내용이 본 명세서에 병합된다.In the ultraviolet lamp apparatus for sintering an oxide thin film of the present invention, maintaining an inert atmosphere while irradiating an ultraviolet lamp is one of the main characteristics. The relevant contents of PCT / KR2012 / 010275 filed by the same applicant Lt; / RTI >
바람직하게는, 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치는 특별히 진공장비 등으로 챔버 내부 공간을 인위적인 진공 상태로 만들지 않는 것이 효과적일 수 있다. 인위적인 진공상태라 함은 진공 펌프들을 활용하여 대기 중과는 구별되게 진공을 만드는 공정을 의미하는 것으로, 각종 펌프들을 이용하여 진공을 형성하게 되면 공정비용이 과도하게 들 수 있기 때문에 생산성이 높은 공정 장치를 확보하기에는 어려운 점이 있다.Preferably, the ultraviolet lamp device for sintering oxide thin films may be particularly effective not to make the interior space of the chamber an artificial vacuum with vacuum equipment or the like. An artificial vacuum state refers to a process of making a vacuum different from the atmospheric state by utilizing vacuum pumps. If a vacuum is formed by using various pumps, the process cost may be excessively increased. There are difficulties to secure.
한편, 샘플탑재부는 샘플을 히팅 및/또는 쿨링하는 수단이 부가될 수 있다. 샘플의 온도를 상승시키는 공정이 수행되면 자외선 조사에 부가하여 열에너지를 부가함으로써 산화물 박막 형성의 속도를 증대시킬 수 있는 효과가 있다. 또한, 샘플 쿨링을 진행하면서 공정이 수행되면, 자외선 조사에 의해서 부가되는 열에너지가 되는 경우 등 경우에 따라 더욱 효과적인 소결 공정 조건을 확보할 수 있다.On the other hand, the sample mounting part may be provided with means for heating and / or cooling the sample. When the step of raising the temperature of the sample is performed, there is an effect that the speed of formation of the oxide thin film can be increased by adding thermal energy in addition to ultraviolet ray irradiation. Further, when the process is performed while the sample cooling is performed, the sintering process conditions can be more effectively ensured depending on the case where heat energy is added by ultraviolet irradiation.
바람직하게는, 자외선램프부와 상기 샘플탑재부 사이에는 광학시트부가 삽입될 수 있고, 이 경우는 불활성가스 주입부가 하우징의 측면에 형성되도록 구성하는 것이 효과적일 수 있다.
Preferably, the optical sheet portion may be inserted between the ultraviolet lamp portion and the sample mounting portion, and in this case, it may be effective to configure the inert gas injecting portion to be formed on the side surface of the housing.
본 발명의 다른 측면은, 샘플탑재부와 내부에 챔버 공간을 가지며, 일정 간격을 가지고 이격 분리되어 형성된 하우징을 구비하되, 상기 챔버 공간의 상부에는 상기 샘플탑재부와 대향되게 형성되어 하부로 자외선을 조사하기 위한 자외선램프부를 포함하고, 상기 하우징의 적어도 일영역에는 상기 샘플탑재부의 탑재된 샘플에 상기 불활성가스를 주입하기 위한 불활성가스 주입부를 구비하는 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치를 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a plasma display device comprising a sample mounting part, a housing having a chamber space therein and spaced apart from each other at a predetermined interval, and an upper part of the chamber space facing the sample mounting part, And an inert gas injection part for injecting the inert gas into the sample mounted on the sample mounting part in at least one area of the housing. The present invention also provides an ultraviolet lamp device for sintering oxide thin films.
바람직하게는, 샘플탑재부는 샘플을 탑재한 상태에서 이동가능하게 구성된다. 이러한 구성은 샘플이 탑재되어 챔버 내에 배치하는 과정, 공정이 진행된 후 챔버 외부로 가져오는 과정 등의 일련의 공정이 시간이 많이 소요되는 과정이므로 이러한 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 가진다. 또한, 진공공정이 요구되지 않는 상황이므로 이러한 구조가 가능하게 된다. Preferably, the sample mounting portion is configured to be movable in a state in which the sample is mounted. Such a configuration is a time-consuming process in which a series of steps such as a process of placing a sample in a chamber, a process of placing the sample in the chamber, and a process of bringing the process outside the chamber after the process is performed are time consuming. Further, this structure is possible because a vacuum process is not required.
한편, 샘플탑재부는 롤투롤 장비로 구현하여 플렉서블 기판을 사용하는 경우도 바로 적용가능하도록 구현하는 것이 가능하다.
On the other hand, the sample loading unit can be implemented as a roll-to-roll apparatus and can be applied immediately when a flexible substrate is used.
본 발명의 실시예들에서는 고비용의 장비 등이 요구되지 않으므로, 경제성 있는 방법으로 고품질의 산화물 박막을 제조할 수 있다.In the embodiments of the present invention, since expensive equipment is not required, a high-quality oxide thin film can be manufactured by an economical method.
또한, 불활성 가스 분위기 하에서 자외선을 조사하여 산화물 형성을 유도함으로써, 산화물 특성 저하를 방지할 수 있다.
Further, by irradiating ultraviolet rays in an inert gas atmosphere to induce oxide formation, it is possible to prevent deterioration of the oxide properties.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치에서 자외선 램프와 불활성가스 주입구의 배치 예이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치의 개략도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치의 개략도이다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치의 개략도이다.1 is a schematic view of an ultraviolet lamp apparatus for sintering an oxide thin film using a solution process according to an embodiment of the present invention.
2 is an example of the arrangement of an ultraviolet lamp and an inert gas injection port in an ultraviolet lamp apparatus for sintering oxide thin films using a solution process according to an embodiment of the present invention.
3 is a schematic view of an ultraviolet lamp apparatus for oxide thin film sintering using a solution process according to another embodiment of the present invention.
4 is a schematic view of an ultraviolet lamp apparatus for oxide thin film sintering using a solution process according to another embodiment of the present invention.
5 is a schematic view of an ultraviolet lamp apparatus for oxide thin film sintering using a solution process according to another embodiment of the present invention.
이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나, 다음에 예시하는 본 발명의 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 다음에 상술하는 실시예에 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 실시예는 당업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위하여 제공되어지는 것이다.
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the following embodiments of the present invention may be modified into various other forms, and the scope of the present invention is not limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치의 개략도이다.1 is a schematic view of an ultraviolet lamp apparatus for sintering oxide thin films according to an embodiment of the present invention.
본 자외선 램프 장치는 샘플탑재부(160)와 하우징(100a, 100b)을 갖는 구조이다. 하우징(100a, 100b)은 내부에 챔버 공간을 가지고, 챔버 공간의 상부에는 샘플탑재부(160)와 대향되게 형성되어 하부로 자외선을 조사하기 위하여 자외선램프부(140)를 포함한다.This ultraviolet lamp apparatus is a structure having the
도 1의 자외선 램프 장치는 하우징(100a, 100b)과 샘플탑재부(160)가 다른 프레임으로 형성되어 있는 것으로 도시되어 있으나, 하나의 프레임으로 형성되는 것도 가능함은 물론이다.1, the
샘플탑재부(160)와 하우징(100a, 100b) 사이는 외부로 노출되는 공간이 없는 것으로 도시되어 있으나 실제 구현에 있어서는 적어도 일부 영역이 외부에 노출되게 구성하는 것도 가능하다. 이러한 구성은 챔버 내부가 비진공 상태이므로 외부에 노출되는 것도 가능하다는 의미이다.Although there is no space exposed to the outside between the
하우징(100a, 100b)의 일영역에는 샘플탑재부(160)의 탑재된 샘플에 불활성가스를 주입하기 위한 불활성가스 주입부(125)를 구비한다. 불활성가스 주입부(125)는 가스주입관(120)과 연결되어 챔버 내부에 불활성 가스를 주입하기 위한 구성으로 챔버 공간의 상부 또는 측부 등 특별히 제한된 위치에 한정되어 배치될 필요는 없다. 다만, 공정이 진행되는 동안 샘플에 자외선이 조사되는 동안에는 대기 중의 공기를 밀어내고 불활성 가스가 유지될 수 있도록 적절한 양의 불활성 가스가 적절한 양과 압력으로 주입될 수 있는 것이 중요하다. 이를 위해서는 챔버의 상부에서 불활성 가스가 주입되는 것이 더욱 효과적일 수 있다.In one region of the
한편, 자외선 램프부(140)는 선광원이 일정간격으로 배열되어 면광원 형태로 조사되는 것이 바람직하다. 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치에서 자외선 램프와 불활성가스 주입구의 배치 예이다. 이러한 구성은 샘플이 유리 기판, 플렉시블 기판 등을 대면적인 경우에 적용하기 위한 구성으로 일반적인 자외선 램프를 대면적에 유리하고 적합한 형태로 배열한 것이다. 다만, 도 2에서는 복수개의 자외선 램프가 배열되는 것으로 도시하였으나 이러한 자외선 램프의 끝단이 서로 연결된 형태로 제조될 수 있음은 물론이다. On the other hand, it is preferable that the ultraviolet
도 2를 참조하면, 불활성 가스주입부(125)가 자외선 램프부(140)의 램프들과 챔버 공간의 상부에서 하부로 중력을 이용하여 자연스럽게 불활성 가스가 대류되도록 자외선 램프부(140)의 선광원과 선광원 사이에 배치되는 구조가 효과적일 수 있다. 도 2의 I-I'의 절단면은 도 1로 이해될 수 있다.2, the inert
한편, 자외선 램프부(140)는 샘플탑재부(160)와의 거리(D1)이 1~5cm 정도 떨어져 조사되도록 구성하는 것이 바람직하다. 이러한 거리는 샘플에 도달하는 자외선의 세기와 균일도 등을 결정하는 요인으로 이러한 요인들을 참고하여 적절한 거리를 선택하여야 하고, 본 자외선 램프장치의 제작시는 이 거리가 조절가능하도록 제작하는 것이 효율적일 수 있다.
Meanwhile, it is preferable that the
다음으로, 본 자외선 램프 장치의 샘플탑재부(160)에 탑재되는 샘플에 대해서 설명한다. 본 발명이 효과적으로 적용되기 위한 샘플은 용액공정으로 제조된 산화물 용액이 기판 등의 구조물에 스핀 코팅, 잉크젯 프린팅 등의 코팅되어 있는 상태이다.Next, a sample mounted on the
산화물은 산화물의 종류로는 Indium oxide(In2O3), Zinc oxide(ZnO), Indium zinc oxide(IZO), Indium gallium zinc oxide(IGZO), Zinc tin oxide(ZTO), Titanium Oxide(TiO2), Indium tin oxide(ITO), Aluminum oxide(Al2O3), Silicon oxide(SiO2) 등이 있는데 이들의 금속 산화물에 추가로 다양한 금속들이 함유되어 제작되는 모든 종류의 금속산화물이 본 발명의 범위에 포함된다.Oxide is a kind of oxide Indium oxide (In 2 O 3) , Zinc oxide (ZnO), Indium zinc oxide (IZO), Indium gallium zinc oxide (IGZO), Zinc tin oxide (ZTO), Titanium Oxide (TiO 2) , Indium tin oxide (ITO), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), and silicon oxide (SiO 2 ). In addition to these metal oxides, all kinds of metal oxides, .
또한, 산화물 용액은 전구체들은 인듐 전구체, 갈륨전구체, 징크 전구체, 틴 전구체, 알루미늄 전구체 등 적어도 하나 이상의 이들 전구체가 용액에 용해되어 있는 상태를 의미한다.Also, the oxide solution refers to a state in which at least one of the precursors is dissolved in a solution, such as an indium precursor, a gallium precursor, a zinc precursor, a tin precursor, and an aluminum precursor.
본 발명의 자외선 램프 장치가 적용되는 공정은 코팅된 산화물 용액을 불활성 분위기 하에서 자외선을 조사하는 공정이다. 용액 공정을 이용한 산화물 박막을 제조 시에 레이저를 이용하여 산화물 박막을 어닐하는 방식에 대한 시도가 종래에 있었음에도 불구하고 산소가 존재하는 분위기에서 수행함으로써 디바이스에 적용가능한 산화물 박막을 제조하지 못했다.The process to which the ultraviolet lamp device of the present invention is applied is a process of irradiating the coated oxide solution with ultraviolet rays under an inert atmosphere. Although attempts have been made to anneal oxide thin films using a laser in the manufacture of oxide thin films using a solution process, oxide thin films applicable to devices have not been manufactured by performing in an oxygen-containing atmosphere.
산소가 존재하는 조건 하에서 자외선을 조사하는 경우에는 오존(O3)이 발생하므로, 산화물의 특성을 저하시키는 문제점이 있다. 따라서, 산화물 박막 제조방법에서는 불활성 가스 분위기에서 자외선을 조사함으로써, 산화물의 특성 저하를 방지하는 효과가 있다. 한편, 불활성 가스 분위기는 별도로 진공 프로세스를 진행하지 않은 대기 상태에서 상기 코팅된 산화물 용액에 불활성 가스가 유입되는 상황이 바람직하다. 일반적으로, 진공 프로세스는 비용이 많이 소요되는 공정으로 본 발명의 용액공정 산화물 제조에서는 진공 공정을 가급적 제거하고 진행하게 되므로 진공 프로세스를 도입하지 않는 것이 효과적이기 때문이다. 불활성 가스 분위기는 질소 분위기, 아르곤 분위기, 또는 헬륨 분위기일 수 있다.In the case of irradiating ultraviolet rays under the condition of oxygen, ozone (O 3 ) is generated, thereby deteriorating the properties of the oxide. Therefore, in the oxide thin film production method, irradiation with ultraviolet rays in an inert gas atmosphere has an effect of preventing degradation of the properties of the oxide. The inert gas atmosphere is preferably a state in which an inert gas is introduced into the coated oxide solution in a standby state in which a vacuum process is not performed separately. In general, a vacuum process is a costly process, and it is effective not to introduce a vacuum process because the vacuum process is removed as much as possible in the production of the solution process oxide of the present invention. The inert gas atmosphere may be a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, or a helium atmosphere.
한편, 도 2의 자외선 램프부 중 일 열의 자외선 램프의 실제 예를 참고로 설명한다. 자외선 램프는 184.9 nm (10%) 와 253.7 nm (90%)에서 피크를 가지고, 이 램프의 출력 에너지는 25 ~ 28 mWcm-2 정도이고, 90분 조사의 경우 135 - 151 Jcm-2, 120분 조사는 180 - 201 Jcm-2 로 각각 측정되었다.On the other hand, a practical example of one row of ultraviolet lamps in the ultraviolet lamp unit of FIG. 2 will be described with reference to FIG. The UV lamp has a peak at 184.9 nm (10%) and 253.7 nm (90%), the output energy of this lamp is 25 ~ 28 mWcm -2 extent, in the case of irradiation 90 minutes 135 - 151
한편, 샘플탑재부(160)는 샘플(300)을 히팅하는 히팅장치(미도시)나 쿨링하는 쿨링장치(미도시)가 부가될 수 있다.The
히팅장치(미도시)는 예를 들어 샘플탑재부(160)를 전압 또는 전류를 이용하여 온도가 상승되도록 하는 핫플레이트 형태의 히팅이 가능하고, 다른 방안으로는 샘플탑재부(160)의 하부에서 열의 복사 또는 자외선, 가시광선, 적외선 등의 광의 조사 등을 진행함으로써 히팅하는 것도 가능하다.The heating unit (not shown) may be a hot plate type heating unit that elevates the temperature of the
쿨링 장치(미도시)는 예컨대 샘플탑재부(160)의 하부면에 냉각수가 흐르도록 하여 쿨링이 이루어지도록 할 수 있다.In the cooling device (not shown), for example, cooling water may be allowed to flow through the lower surface of the
또한, 상술한 히팅장치(미도시)와 쿨링장치(미도시)는 함께 또는 단독으로 본 발명의 자외선 램프장치에 부가되는 것이 가능하다.
In addition, the heating device (not shown) and the cooling device (not shown) may be added to the ultraviolet lamp device of the present invention together or separately.
다음으로, 본 발명의 다른 실시예를 설명한다.Next, another embodiment of the present invention will be described.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치의 개략도이다. 설명의 편의를 위해 도 3의 자외선 램프 장치와 도 1의 자외선 램프 장치의 차이점만 설명한다.3 is a schematic view of an ultraviolet lamp apparatus for oxide thin film sintering using a solution process according to another embodiment of the present invention. Only the difference between the ultraviolet lamp apparatus of FIG. 3 and the ultraviolet lamp apparatus of FIG. 1 will be described for convenience of explanation.
도 3의 자외선 램프 장치는 하우징(100a, 100b)이 샘플탑재부(170)와 일정 간격으로 이격 분리되어 형성된 하우징을 구비하여 외부에 노출되어 있는 구조이다. 이러한 구조의 장점은 샘플탑재부(170)가 샘플(300)을 탑재한 상태에서 이동가능하게 구성된다는 점이다.The ultraviolet lamp apparatus of FIG. 3 has a structure in which the
샘플탑재부(170)는 샘플을 탑재한 상태에서 이동가능하게 구성된다. 이러한 구성은 샘플이 탑재되어 챔버 내에 배치하는 과정, 공정이 진행된 후 챔버 외부로 가져오는 과정 등의 일련의 공정이 시간이 많이 소요되는 과정이므로 이러한 시간을 획기적으로 줄일 수 있는 효과를 가진다. 또한, 진공공정이 요구되지 않는 본 공정의 경우는 매우 효과적일 수 있다.The
하우징(100a, 100b)이 샘플탑재부(170)와 일정 간격으로 이격 분리되는 구조로 인해서 본 램프장치의 제조 가격도 현저하게 저렴할 수 있다. 또한, 이미 전술한 바와 같이, 상술한 샘플탑재부(160)는 샘플(300)을 히팅하는 히팅장치(미도시)나 쿨링하는 쿨링장치(미도시)가 부가될 수도 있음은 물론이다.
Since the
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치의 개략도이다. 설명의 편의를 위해 도 4의 자외선 램프 장치와 도 3의 자외선 램프 장치의 차이점만 설명한다.4 is a schematic view of an ultraviolet lamp apparatus for oxide thin film sintering using a solution process according to another embodiment of the present invention. For convenience of explanation, only the difference between the ultraviolet lamp apparatus of FIG. 4 and the ultraviolet lamp apparatus of FIG. 3 will be described.
도 4의 자외선 램프 장치는 하우징(100a, 100b)이 샘플탑재부(170)와 일정 간격으로 이격 분리되어 형성된 하우징을 구비하여 외부에 노출되어 있는 구조인 점은 도 3의 자외선 램프 장치와 유사하지만, 차이점은 샘플탑재부(170)는 롤투롤 공정으로 구현되는 점이다.The ultraviolet lamp apparatus of FIG. 4 is similar to the ultraviolet lamp apparatus of FIG. 3 in that the
롤투롤 공정이 진행될 수 있도록 구현되면, 샘플탑재부(170)가 샘플을 탑재한 상태에서 빠른 속도로 이동가능하게 되므로 공정시간이 획기적으로 감소될 수 있는 장점이 있다. 또한, 본 공정은 샘플이 저온 공정이 가능한 기판을 사용할 수 있게 또한, 진공공정이 요구되지 않는 본 공정의 경우는 매우 효과적일 수 있다.
When the roll-to-roll process is implemented, the
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치의 개략도이다. 설명의 편의를 위해 도 5의 자외선 램프 장치와 도 1의 자외선 램프 장치의 차이점만 설명한다.5 is a schematic view of an ultraviolet lamp apparatus for oxide thin film sintering using a solution process according to another embodiment of the present invention. Only the difference between the ultraviolet lamp apparatus of Fig. 5 and the ultraviolet lamp apparatus of Fig. 1 will be described for convenience of explanation.
도 5의 자외선 램프 장치는 자외선램프부(140)와 샘플탑재부(160) 사이에는 광학시트(200)가 삽입될 수 있다. 광학 시트부(200)는 예를 들어, 확산 시트, 프리즘 시트, 보호 시트 등이 복수로 또는 단일로 형성되는 것이 가능하다. 그 역할은 자외선램프부(140)에서 방출된 램프 광이 더욱 균일한 상태로 샘플탑재부(160)에 도달할 수 있도록 하는 것이다. 이와 같은 광학 시트류 그 자체는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하므로 이에 대한 더욱 상세한 설명은 생략한다.5, the
한편, 이와 같은 광학시트부(200)는 평면으로 볼 경우 전체 자외선 램프부(140)를 커버하는 형태로 제조되는 것이 바람직하다. 다만, 이와 같이 광학 시트류(200)가 자외선램프부(140)와 샘플탑재부(160) 사이에 설치되는 경우는 불활성가스 주입부(125)는 하우징(100a, 100b)의 측면에 형성되도록 구성하는 것이 효과적일 수 있다. 예를 들어, 광학 시트류(200)와 샘플탑재부(160) 사이의 하우징 양측 측면에 복수개의 형성하는 것이 바람직하다.It is preferable that the
본 발명의 다른 변형 형태에 의하면, 광학시트(200)는 자외선램프부(140)를 내부에 포함하는 구조로 제작하는 것도 가능하다. 즉, 도 5에서는 자외선램프부(140)와 광학시트부(200)가 서로 별도로 제작되어 설치되는 구조로 되어 있지만, 광학시트(200)는 자외선램프부(140)를 내부에 포함하는 구조로 제작하는 구조는 일체형으로 제작될 수도 있음을 의미한다.According to another modification of the present invention, the
또한, 반사 시트(미도시)가 자외선 램프부(140)의 상단에 별도로 설치되어 자외선 램프부(140)에서 나온 광이 상부로 향하는 경우 이를 샘플탑재부(160)인 아래 면으로 향하도록 할 수 있다. 이는 광의 손실을 방지하여 전체적인 광 효율을 높이는 기능을 가진다.In addition, if a reflection sheet (not shown) is separately provided at the upper end of the
또한, 도 5에서는 도 1의 자외선 램프 장치에 광학시트(200)를 설치한 도면을 예를 들어 도시하였으나 도 3, 도 4의 자외선 램프 장치에 설치하는 구조를 가질 수 있음은 물론이다.
In FIG. 5, the
이상, 본 발명의 일 실시예에 대하여 설명하였으나, 해당 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서, 구성 요소의 부가, 변경, 삭제 또는 추가 등에 의해 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이며, 이 또한 본 발명의 권리범위 내에 포함된다고 할 것이다.
It will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit of the invention as set forth in the appended claims. The present invention can be variously modified and changed by those skilled in the art, and it is also within the scope of the present invention.
100a, 100b : 하우징, 120: 가스주입관,
125 : 불활성가스 주입부,
140 : 자외선램프부, 160 : 샘플탑재부,
200 : 광학시트부, 300 : 샘플100a, 100b: housing, 120: gas injection pipe,
125: inert gas injection part,
140: ultraviolet lamp part, 160: sample mounting part,
200: optical sheet part, 300: sample
Claims (16)
상부는 폐쇄되고 하부는 오픈되며, 내부에 챔버 공간을 가지는 프레임으로서, 하부는 상기 샘플탑재부와 일정 간격으로 이격 분리되어 형성된 하우징을 구비하되,
상기 챔버 공간의 상부에는 상기 샘플탑재부와 대향되게 형성되어 하부로 자외선을 조사하기 위한 자외선 램프부를 포함하고,
상기 하우징의 일영역에는 상기 샘플탑재부의 탑재된 샘플에 불활성가스를 주입하기 위한 불활성가스 주입부를 구비하며,
상기 샘플탑재부는 샘플을 탑재한 상태에서 이동가능하게 구성되며,
상기 샘플탑재부와 상기 하우징은 일정 간격 분리되어 있는 구성에 의해 대기 중에 노출되고,
상기 자외선램프부는 면광원 형태인 것을 특징으로 하는 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치.
Sample mount: and
A frame having a chamber space therein, the lower part being separated from the sample mounting part by a predetermined distance, the upper part being closed and the lower part being opened,
And an ultraviolet lamp part formed on an upper portion of the chamber space so as to face the sample mounting part and irradiating ultraviolet rays to the lower part,
An inert gas injection unit for injecting an inert gas into a sample mounted on the sample mounting unit is provided in one area of the housing,
The sample mounting part is configured to be movable in a state where a sample is mounted,
Wherein the sample mounting portion and the housing are exposed to the atmosphere by being separated by a predetermined interval,
Wherein the ultraviolet lamp part is a planar light source.
상기 샘플탑재부는 롤투롤 공정으로 구현된 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the sample mounting part is a roll-to-roll process.
상기 자외선 램프부는 선광원이 일정간격으로 배열되어 면광원 형태인 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the ultraviolet lamp unit is a planar light source in which the linear light sources are arranged at regular intervals.
상기 불활성가스 주입부는 상기 자외선램프부의 선광원과 선광원 사이에 배치되는 구조인 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the inert gas injection unit is disposed between a source of light and a source of light of the ultraviolet lamp unit.
상기 불활성 가스 분위기는 질소 분위기, 아르곤 분위기, 또는 헬륨 분위기인 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the inert gas atmosphere is a nitrogen atmosphere, an argon atmosphere, or a helium atmosphere.
상기 샘플탑재부는 샘플을 히팅 및 쿨링하거나, 히팅 또는 쿨링하는 수단이 부가된 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치.
9. The method of claim 8,
Wherein the sample mounting part is a solution processing method in which a sample is heated, cooled, or heated or cooled.
상기 자외선 램프부는 샘플탑재부와 1 내지 5cm 이격된 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치.
9. The method of claim 8,
The ultraviolet lamp unit is used for sintering an oxide thin film using a solution process which is separated from the sample mounting part by 1 to 5 cm.
상기 자외선 램프부와 상기 샘플탑재부 사이에는 광학시트부가 삽입된 용액공정을 이용한 산화물 박막 소결용 자외선 램프 장치.9. The method of claim 8,
And an optical sheet part is inserted between the ultraviolet lamp part and the sample mounting part.
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KR20030048075A (en) * | 2000-11-01 | 2003-06-18 | 신에츠 엔지니어링 가부시키가이샤 | Excimer uv photo reactor |
JP2011204944A (en) | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Dainippon Screen Mfg Co Ltd | Substrate processing apparatus and substrate processing method |
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