KR101632829B1 - 나노-마이크로 미스트를 이용한 나노입자 적층시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 나노-마이크로 미스트를 이용한 나노입자 적층시스템은, 솔벤트가 포함된 용액 속에 분산된 나노입자를 나노미스트 형태로 응집시키는 나노미스트 응집단계; 응집된 나노미스트를 용액공급부에서 챔버로 이동하는 나노미스트 이동단계; 웨이퍼에 상기 나노미스트 이동단계에서 이동 된 나노미스트를 적층시키는 미스트적층단계; 적층 된 미스트를 웨이퍼의 회전 및 온도조절로 웨이퍼 상에 나노입자를 균일하게 적층시키는 균일화단계;를 포함한다

Description

나노-마이크로 미스트를 이용한 나노입자 적층시스템{NANO PARTICLES LAMINATION SYSTEM USING NANO-MICRO MIST}

본 발명은 태양광, 연료전지, 디스플레이 시장 등에 나노기술을 적용하여 기존 전극재료의 표면개질을 통한 성능을 향상시키기 위한 나노-마이크로미스트를 이용한 나노입자 적층시스템에 관한 것이다.

박막에는 수면의 기름막, 비누방울이 아롱진 막, 금속 표면의 녹, 함석 양청의 야연막, 주석막, 등이 있고, 이밖에 여러가지 금속이나 반도체 또는 절연물 등을 재료로 삼아 진공증착법(증기건조법), 전기도금법, 기체 또는 액체 속의 산화법, 화합물 열분해법, 전자빔 증착법, 레이저빔 증착법 등에 의해 만들어진 금속박막 반도체 박막, 절연박막, 화합물 반도체박막, 자석박막, 유전체박막, 집적회로박막, 초전도박막 등이 있다. 물질은 박막상태가 되면 물리적, 화학적 성질이 크게 변하는데 이러한 박막화는 소형, 경량화되고, 얇고 표면적이 크기 때문에 열 방산이 좋아져서 큰 전력을 다룰 수 있고, 인덕턴스가 감소하고 고주파 특성이 좋아지고 얇고 치밀한 보호막으로서 성능이 뛰어나다는 등의 이점이 있다.

실용적으로 광학렌즈의 반사방지막이 유명하며, 전자장치의 초소형화 경향에 힘입어 초소형 박막 전자 회로의 제조 및 전자부품의 박막화가 활발히 추진되고 있다.

나노 기술은 이러한 나노미터 스케일의 물질들을 기초로 하여 우리 실생활에 유용한 나노소재, 나노소자 등을 만드는 기술로써, 리튬이온전지, 태양전지, 연료전지, 슈퍼커패시터, 나노결정 금속을 이용한 고강도의 경량재료, 광학코팅, 메모리소자, 생체모방재료 등에 널리 이용되고 있다.

지금까지 보고된 나노 기술의 방법은 금속 나노 박막을 진공장비를 이용하는 열증착이나 스퍼터링에 의해서 제조하고 이를 이용하는 방법이며, 경우에 따라서 금속염으로부터의 합성을 이용하기도 한다.

그러나, 전자에 비해 후자의 경우 제조비용을 절감할 수 있는 효과를 기대할 수는 있으나, 생성된 입자의 크기나 밀도분포가 균일하지 못해 나노입자의 표면 플라즈마 공명현상이 현저하게 감사하는 문제점을 가지고 있다. 또한, 진공장비를 사용하는 경우 생산비용이 크다는 문제점도 지적되고 있다.

대한민국 등록특허공보 10-1489475 B1 대한민국 등록특허공보 10-1169206 B1

본 발명은 나노입자들로 구성된 박막을 제조할 수 있는 나노-마이크로 미스트를 이용한 나노입자 적층시스템을 제공하는데 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 나노-마이크로 미스트를 이용한 나노입자 적층시스템은, 솔벤트가 포함된 용액 속에 분산된 나노입자를 미스트형태로 응집시키는 나노미스트 응집단계; 초음파의 진동을 통해 응집된 나노미스트를 챔버로 이동하는 나노미스트 이동단계; 웨이퍼에 상기 나노미스트 이동단계에서 이동 된 나노미스트를 적층시키는 미스트적층단계; 적층 된 미스트를 웨이퍼의 회전 및 온도조절로 웨이퍼 상에 입자를 균일하게 적층시키는 균일화단계;를 포함한다.

본 발명에 따른 나노-마이크로 미스트를 이용한 나노입자 적층시스템은, 잔류응력이 남지 않고, 기판의 손상을 줄여주는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따른 나노-마이크로 미스트를 이용한 나노입자 적층시스템은 고압분사 방식에 비해 평탄도가 높고, 적층속도가 빨리 적층효율이 높아지는 장점이 있다.

도 1은 기존 발명에 따른 입자적층시스템을 나타낸 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나노입자 적층시스템 예시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나노입자 적층시스템의 원리를 도시한 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노입자 적층시스템의 순서도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 나노입자층의 현미경사진이다.

이하에서 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 나노-마이크로 미스트를 이용한 나노입자 적층시스템에 대한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 나노입자 적층시스템 예시도이고, 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 나노입자 적층시스템의 원리를 도시한 예시도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 나노입자 적층시스템의 순서도이고, 도 5는 본 발명의 실시예에 의해 제조된 나노입자층의 현미경사진이다.

본 발명에 따른 나노입자 적층시스템은, 솔벤트가 포함된 용액(810) 속에 분산된 나노입자(610)를 나노미스트(600) 형태로 응집시키는 나노미스트 응집단계; 응집된 나노미스트(600)를 용액공급부(800)에서 챔버(700)로 이동하는 나노미스트 이동단계; 웨이퍼(500)에 상기 나노미스트 이동단계에서 이동 된 나노미스트(600)를 적층시키는 미스트적층단계; 적층 된 나노미스트(600)를 웨이퍼(500)의 회전 및 온도조절로 웨이퍼(500) 상에 나노입자(610)를 균일하게 적층시키는 균일화단계;를 포함한다.

도 3을 참고하면, 나노입자(610)가 나노미스트(600)형태로 응집되어 웨이퍼(500)에 분사, 적층되고, 적층된 나노미스트(600)의 미스트가 응집되어 웨이퍼(500)의 회전이나, 냉각과 가열을 반복하는 응집되어 웨이퍼(500)의 온도조절을 통해 증발되고, 분사된 나노입자(610)만이 웨이퍼(500)에 남게 된다. 상기 웨이퍼(500)에 남아있는 나노입자(610)는 압전세라믹진동자(200)가 액체에 진동을 발생시켜 액체 표면에 있는 입자들을 미세한 알갱이 상태로 표면위로 나와 웨이퍼(500)상에 입자를 균일하게 적층시키게 된다.

상기 나노미스트 이동단계는, 압전세라믹진동자(100)의 진동 및 가열을 통해 용액공급부(800)에서 챔버(700)로 이동시키는 것을 특징으로 한다. 상기 나노 미스트 적층단계에서 온도조절은, 웨이퍼(500)의 냉각-가열을 반복하여 웨이퍼 (500)상에 입자를 균일하게 적층시킨다.

상기 미스트 적층단계에서는, 팬(200)에서 공급되는 나노미스트(600) 유량을 조절하여 적층속도를 제어한다. 상기 나노미스트의 적층속도는 1-30cc/min의 범위인 것을 특징으로 한다. 상기 미스트 적층단계는, 압전기 초음파 트랜듀서(100)의 진동판이 나노미스트(600)에 진동을 발생시켜 액체를 증발시켜 나노미스트(600) 표면에 있는 나노입자(610)들을 미세한 알갱이 상태로 표면위로 나오는 것을 특징으로 한다.

상기 미스트 적층단계는, 용액 (810)에 포함된 나노입자(610)의 함량변화를 통해 웨이퍼(500)상 입자적층속도를 조절한다. 상기 나노미스트(600)가 상기 웨이퍼(500)의 표면에 증착되는 속도를 조절하기 위해서는 증착재료인 나노미스트(600)에서 증발한 상기 나노미스트(600)의 증기의 양을 조절해야는데, 이때 용액(810)속에 포함 된 나노입자(610)의 함량변화를 조절하면 입자 적층속도를 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 나노입자 적층시스템은 고압분사를 통한 증착법과는 달리 기판의 손상이 없고, 잔류응력이 남지 않는다. 또한, 100도 이하의 온도에서 공정이 가능하며, 빠른 적층속도를 가지고 있어 높은 효율로 작업이 가능하다. 또한, 고압분사방식에 비해 평탄도가 높은 특징을 가지고 있다.

본 발명은 상술한 실시형태 및 첨부된 도면에 의해 한정되지 아니한다. 첨부된 청구범위에 의해 권리범위를 한정하고자 하며, 청구범위에 기재된 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 다양한 형태의 치환, 변형, 변경이 가능하다는 것은 당 기술분야의 통상의 지식을 가진자에게 자명할 것이다.

100 압전세라믹 진동자
200 팬
300 기판
400 벤트
500 웨이퍼
600 나노미스트
610 나노입자
700 챔버
800 용액공급부
810 용액

Claims (7)

1. 솔벤트가 포함된 용액(810) 속에 분산된 나노입자를 나노미스트(600) 형태로 응집시키는 나노미스트 응집단계;
   응집된 나노미스트(600)를 용액공급부(800)에서 챔버(700)로 이동하는 나노미스트 이동단계;
   웨이퍼(500)에 상기 나노미스트 이동단계에서 이동 된 나노미스트(600)를 적층시키는 미스트적층단계;
   적층 된 나노미스트(600)를 웨이퍼(500)의 회전 및 온도조절로 웨이퍼(500) 상에 나노입자(610)를 균일하게 적층시키는 균일화단계;를 포함하고,
   상기 나노미스트 이동단계는, 압전세라믹진동자(100)의 진동 및 가열을 통해 용액공급부에서 챔버로 이동시키며,
   상기 나노 미스트 적층단계는, 웨이퍼(500)의 냉각-가열을 반복하여 웨이퍼(500)상에 입자를 균일하게 적층시키고, 팬(200)에서 공급되는 나노미스트(600) 유량을 조절하여 1-30cc/min의 범위로 적층속도를 제어하며, 압전세라믹진동자(100)의 진동판이 나노미스트(600)에 진동을 발생시켜 액체를 증발시켜 나노미스트(600) 표면에 있는 나노입자(610)들을 미세한 알갱이 상태로 표면위로 나오도록 하고, 용액(810)에 포함된 나노입자(610)의 함량변화를 통해 웨이퍼(500)상 입자적층속도를 조절하는 것을 특징으로 하는 나노-마이크로미스트를 이용한 나노입자 적층시스템.
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