KR102095363B1 - 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비 - Google Patents

자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비 Download PDF

Info

Publication number
KR102095363B1
KR102095363B1 KR1020170155007A KR20170155007A KR102095363B1 KR 102095363 B1 KR102095363 B1 KR 102095363B1 KR 1020170155007 A KR1020170155007 A KR 1020170155007A KR 20170155007 A KR20170155007 A KR 20170155007A KR 102095363 B1 KR102095363 B1 KR 102095363B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
parylene
thermal decomposition
unit
self
cleaning
Prior art date
Application number
KR1020170155007A
Other languages
English (en)
Other versions
KR20190057718A (ko
Inventor
이정래
허재석
이종헌
이석운
Original Assignee
주식회사 아이오에프
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 주식회사 아이오에프 filed Critical 주식회사 아이오에프
Priority to KR1020170155007A priority Critical patent/KR102095363B1/ko
Publication of KR20190057718A publication Critical patent/KR20190057718A/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102095363B1 publication Critical patent/KR102095363B1/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/448—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials
    • C23C16/4485—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for generating reactive gas streams, e.g. by evaporation or sublimation of precursor materials by evaporation without using carrier gas in contact with the source material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401—Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber
    • C23C16/4404—Coatings or surface treatment on the inside of the reaction chamber or on parts thereof

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Physical Or Chemical Processes And Apparatus (AREA)

Abstract

본 발명은 파릴렌의 열분해 과정에서 발생하는 부산물들을 별도의 장비 분해 없이 자가 세척할 수 있으며, 병렬식 구조를 통해 증착 공정의 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 열분해기의 자가 세척 과정에서도 전체 열분해 공정의 흐름이 중단되지 않는 파릴렌 증착 장비에 관한 것으로서, 파릴렌(parylene) 원료를 가스상으로 기화시키는 기화부와, 상기 기화부에서 기화된 파릴렌 가스를 증착 가능한 상태로 열분해하는 열분해부와, 상기 열분해부에서 열분해된 파릴렌 가스를 피증착물에 증착시키는 증착부를 포함하며, 상기 열분해부는 상기 파릴렌 가스의 열분해 과정에서 발생되는 부산물과 반응하는 반응물을 주입하여 상기 부산물을 제거하는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비가 개시된다.

Description

자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비 {DEPOSITION EQUIPMENT FOR PARYLENE WITH}
본 발명은 파릴렌 증착 장비에 관한 것으로서, 파릴렌의 열분해 과정에서 발생하는 부산물들을 별도의 장비 분해 없이 자가 세척할 수 있으며, 병렬식 구조를 통해 증착 공정의 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 열분해기의 자가 세척 과정에서도 전체 열분해 공정의 흐름이 중단되지 않는 파릴렌 증착 장비에 관한 것이다.
파릴렌(parylene)은 p-자일렌(para-xylene)이 중합되어 있는 폴리머의 일종으로, 기화, 열분해, 증착의 공정을 거쳐 각종 기질에 박막 형태로 코팅이 가능한 특징을 갖는다.
파릴렌 박막의 경우 다결정적이고 선형적이며 우수한 소수성을 가지므로 방수성, 내화학성, 내식성, 절연성을 고루 갖추고 있어, 전기, 기계, 우주 항공, 의학 그리고 엔지니어링을 포함하는 각종 산업 분야에서 소자, 부품 및 표면 보호를 위한 코팅제로 널리 이용되고 있다.
파릴렌 증착 코팅을 위해서는 앞서 언급했듯이 기화, 열분해, 증착 공정이 필요한데, 이를 위해서 도 1에 도시된 바와 같이 기화기(10), 열분해기(20), 증착기(30)로 구성된 화학 증착 장비(CVD; chemical vapor deposition)가 이용되는 것이 일반적이다.
다만, 위와 같은 종래의 화학 증착 장비의 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 파릴렌의 열분해 과정에서 각종 부산물(S)이 발생하여 열분해기(20)의 내부에 쌓이게 되며, 이러한 부산물(S)은 열분해기(20)의 내부 유로(22)를 따라 흐르며 열분해되는 파릴렌 가스의 유동을 방해할 뿐만 아니라, 열의 전달 또한 방해하여 전체적인 파릴렌의 열분해 공정에 좋지 못한 영향을 주었다.
이를 해결하기 위해 종래에는 열분해기(20)를 분리하여 내부에 축적된 부산물들을 제거하는 세척 작업을 주기적으로 행하였으나, 이러한 분해 세척 방식은 과정이 번거롭고 시간이 오래 소요되었기 때문에 소요되는 시간 동안 전체 공정을 멈추어야 한다는 문제점이 있었다.
따라서, 전술한 바와 같은 종래 화학 증착 장비가 갖고 있는 문제점을 해결할 수 있는 새로운 파릴렌 증착 장비의 개발이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 파릴렌의 열분해 과정에서 발생하는 부산물들을 별도의 장비 분해 없이 자가 세척할 수 있으며, 병렬식 구조를 통해 증착 공정의 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 열분해기의 자가 세척 과정에서도 전체 열분해 공정의 흐름이 중단되지 않는 파릴렌 증착 장비를 제공함에 있다.
한편, 본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 전술한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 파릴렌 증착 장비는, 파릴렌(parylene) 원료를 가스상으로 기화시키는 기화부; 상기 기화부에서 기화된 파릴렌 가스를 증착 가능한 상태로 열분해하는 열분해부; 및 상기 열분해부에서 열분해된 파릴렌 가스를 피증착물에 증착시키는 증착부를 포함하며, 상기 열분해부는, 상기 파릴렌 가스의 열분해 과정에서 발생되는 부산물과 반응하는 반응물을 주입하여, 상기 부산물을 제거하는 자가 세척이 가능할 수 있다.
여기서, 상기 열분해부는, 상기 열분해부와 연결되어, 상기 파릴렌 가스의 열분해 과정에서 발생되는 부산물과 산화 반응을 일으키는 산화반응물을 상기 열분해부의 내부로 주입할 수 있는 산화반응물 주입 라인을 포함할 수 있다.
상기 열분해부는, 상기 열분해부와 연결되어, 상기 부산물과 상기 산화반응물의 산화 반응에 의해 산화된 상기 열분해부의 내부에 환원반응물을 주입할 수 있는 환원반응물 주입 라인을 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 산화반응물은 O2를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 산화반응물은, 상기 부산물 중 탄소 계열과 반응하여 CO 또는 CO2를 생성하고, 수소 계열과 반응하여 H2O를 생성할 수 있다.
또한, 상기 환원반응물은 CO, H2를 포함할 수 있다.
그리고, 상기 환원반응물은, 상기 부산물과 상기 산화반응물의 산화 반응에서 생성된 산화물과 반응하여 H2O를 생성할 수 있다.
한편, 상기 열분해부는, 둘 이상의 복수 개로 구성될 수 있다.
이때, 상기 열분해부는, 복수 개가 병렬 구조를 갖도록 구성되고, 상기 복수 개의 열분해부 중 일부가 자가 세척을 수행할 경우, 자가 세척 중인 열분해부로 유입되는 파릴렌 가스의 흐름은 차단하고, 나머지 열분해부로 유입되는 파릴렌 가스의 흐름은 유지함으로써 파릴렌 가스의 열분해 과정이 지속되게 할 수 있다.
아울러, 상기 파릴렌 원료는, 상기 기화부에서 가스상의 p-자일렌(para-xylene) 다이머(dimer)로 기화되고, 상기 열분해부에서 모노머(monomer)로 열분해될 수 있다.
한편, 상기 파릴렌 원료는, 액상의 C8H4F4Br2로 구성되고, 상기 열분해부에서 Br이 탈락되며 증착 가능한 상태로 열분해될 수 있다.
나아가, 상기 열분해부는, 상기 기화부로부터 공급된 파릴렌 가스가 유동하도록 마련된 유로의 내부에 설치되어, 상기 유로를 따라 유동하는 파릴렌 가스에 열을 전달하는 라디에이터를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 라디에이터는, 상기 열분해부를 가열하는 히터로부터 전달되는 열에 의해 가열되고, 상기 열분해부의 내부와 열평형 상태를 이룰 수 있다.
그리고, 상기 라디에이터는, 빔 또는 봉 형태를 갖고, 상기 유로의 중심부 상에 배치되는 컬럼; 상기 컬럼의 외주면을 따라 방사형으로 돌출 형성되는 방열핀(radiation fin); 및 상기 컬럼의 길이방향에 따른 어느 일단 또는 양단 모두에 구비되며, 상기 유로의 내주면에 대응되는 둘레를 갖고 상기 유로 내에 끼워 맞춰지도록 마련되어, 상기 컬럼을 상기 유로의 중심부상에 고정시키는 가이드를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 방열핀은, 상기 컬럼의 양단에 걸친 길이방향을 따라 반복되는 패턴을 갖고 형성될 수 있다.
그리고, 상기 라디에이터는, 상기 가이드를 통해 상기 열분해부의 유로 내에 착탈 가능하게 구성될 수 있다.
그리고, 본 발명에 따른 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비는, 파릴렌(parylene) 원료를 가스상으로 기화시키는 기화부; 상기 기화부에서 기화된 파릴렌 가스를 증착 가능한 상태로 열분해하는 열분해부; 및 상기 열분해부에서 열분해된 파릴렌 가스를 피증착물에 증착시키는 증착부를 포함하며, 상기 열분해부는, 상기 기화부로부터 공급된 파릴렌 가스가 유동하도록 마련된 유로를 형성하는 리액터; 상기 리액터의 외주면을 감싸도록 구비되고 열을 발산하도록 마련되어 상기 리액터의 유로를 따라 유동하는 파릴렌 가스를 가열할 수 있는 히터; 및 상기 리액터의 유로의 내부에 설치되어 상기 유로를 따라 유동하는 파릴렌 가스에 열을 전달하되, 상기 히터와 상대적으로 먼 상기 유로의 중심부를 따라 유동하는 파릴렌 가스에까지 균일하게 열이 전달되도록 하는 라디에이터를 더 포함하고, 상기 라디에이터는, 상기 유로의 중심부에 배치되는 빔 또는 봉의 형태를 갖는 컬럼;상기 컬럼의 외주면을 따라 방사형으로 돌출 형성되되 상기 컬럼의 길이방향을 따라 서로 엇갈리게 배치되는 반복되는 패턴을 가지는 복수의 방열핀; 및 상기 컬럼의 길이방향에 따른 일단 또는 양단에 구비되어 상기 리액터의 유로의 내주면에 대응되는 둘레를 가져 상기 유로에 끼워 맞춰져 상기 컬럼을 상기 유로의 중심부에 고정시키도록 구성되는 가이드를 포함하며, 상기 열분해부는, 상기 열분해부와 연결되어, 상기 파릴렌 가스의 열분해 과정에서 발생되는 부산물과 산화 반응을 일으키는 산화반응물을 상기 열분해부의 내부로 주입할 수 있는 산화반응물 주입 라인; 및 상기 열분해부는, 상기 열분해부와 연결되어, 상기 부산물과 상기 산화반응물의 산화 반응에 의해 산화된 상기 열분해부의 내부에 환원반응물을 주입할 수 있는 환원반응물 주입 라인을 포함하여, 상기 파릴렌 가스의 열분해 과정에서 발생되는 부산물과 반응하는 반응물을 주입하여 상기 부산물을 제거하는 것을 특징으로 하는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비를 제공할 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따른 파릴렌 증착 장비는 다음과 같은 효과가 있다.
먼저, 파릴렌의 열분해 과정에서 발생하는 부산물들을 별도의 장비 분해 없이 화학적으로 세척할 수 있다.
또한 병렬식 구조를 통해 증착 공정의 속도를 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 열분해기의 자가 세척 과정에서도 전체 열분해 공정의 흐름을 지속시킬 수 있다.
나아가 라디에이터를 통해 유동 중인 파릴렌 가스를 균일하게 가열할 수 있어, 비교적 짧은 경로와 시간으로도 파릴렌 가스의 열분해가 가능하다.
한편, 본 발명의 효과는 상기 언급한 효과에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 내지 도 2는 종래의 화학 증착 공정 및 종래의 열분해기를 나타낸 것이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 제1 실시예에 따른 자가 세척 기능을 갖는 파릴렌 증착 장비를 나타낸 것이다.
도 5 내지 도 6은 본 발명에 따른 열분해부의 자가 세척 과정을 나타낸 것이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 병렬 구조를 갖는 파릴렌 증착 장비를 나타낸 것이다.
도 9 내지 도 10은 본 발명에 따른 열분해부의 추가될 수 있는 라디에이터를 나타낸 것이다.
이하 본 발명의 목적이 구체적으로 실현될 수 있는 본 발명의 일 실시예들을 첨부된 도면을 참조하여 설명한다. 본 실시예들을 설명함에 있어서 동일한 구성에 대해서는 동일 명칭 및 동일 부호가 사용되며 이에 따른 부가적인 설명은 생략하기로 한다.
또한 본 실시예들을 설명함에 있어서 도면에 도시된 구성은 상세한 설명에 대한 이해를 돕기 위한 예시일 뿐, 이로 인해 권리범위가 제한되지 않음을 명시한다.
먼저, 도 3 내지 도 4를 참조하여 본 발명의 제1 실시예에 따른 파릴렌 증착 장비의 구성에 대하여 설명하겠다.
본 실시예에 따른 파릴렌 증착 장비는 도 3에 도시된 바와 같이 기화부(100), 열분해부(200) 및 증착부(300)를 포함하여 구성될 수 있다.
기화부(100)는 파릴렌(parylene) 원료에 열을 가하여 가스상으로 기화시키는 구성으로서, 파릴렌 원료가 투입되면 이를 약 130℃ 내외로 가열하여 가스상으로 기화시킬 수 있다.
이처럼 기화부(100)를 통해 가스상으로 기화된 파릴렌은 열분해부(200)로 유입된 후 열부해부(200)의 내부 공간에 형성된 유로를 따라 유동하는 동시에 열분해 과정을 거치게 된다.
이때 기화부(100)를 통해 열분해부(200)로 유입되는 파릴렌 가스는 기화부(100)와 열분해부(200)를 연결하는 이송라인상에 배치되는 가스 유량 콘트롤러(110)를 통해 유입량이 제어될 수 있다.
열분해부(200)는 파릴렌 가스가 유동하며 열분해되는 구성으로서, 기화부(100)에서 기화된 파릴렌 가스를 가열하여 증착 가능한 상태로 열분해할 수 있다.
이와 같은 열분해부(200)의 경우 도 4에 도시된 바와 같이 리액터(210) 및 히터(220)를 포함하여 구성될 수 있다.
리액터(210)는 가스상으로 기화된 파릴렌 가스가 유입되어 유동할 수 있는 유로가 내부에 형성될 수 있으며, 이때 리액터(210)의 유로를 따라 유동하는 가스상의 파릴렌(P)에 열을 가하는 구성이 히터(220)이다.
히터(220)는 리액터(210)의 외주면을 감싸고 열을 발산하도록 마련되어, 리액터(210)의 유로를 따라 유동하는 가스상의 파릴렌(P)을 약 650℃ 내외로 가열하여 중합을 일으키는 고반응성 라디칼 형태의 모노머(monomer)로 열분해할 수 있다.
보다 구체적으로, 히터(220)는 리액터(210)를 감싸고 있는 상태에서 열을 발산하여 리액터(210)를 가열하게 되고, 가열된 리액터(210)에서 방출되는 복사열이 리액터(210)의 유로를 따라 유동하게 되는 가스상의 파릴렌(P)을 가열하게 된다.
이에 따라 가스상인 파릴렌(P)은 후속 공정인 증착부(300)에서 중합 과정을 통해 피증착물의 표면에 중합될 수 있는 모노머 형태로 열분해될 수 있다.
한편, 히터(220)의 경우 면상발열체의 형태로 리액터(210)의 외주면 전체를 감싸도록 구성될 수 있으며, 도면으로 도시되지는 않았으나 리액터(210)의 외주면을 따라 감겨있는 코일의 형태로 구성될 수도 있는 등 그 형태에 대하여는 제한 없이 다양하게 구성될 수 있다.
증착부(300)는 열분해부(200)에서 열분해된 가스상의 파릴렌 모노머를 피증착물에 증착시키는 구성으로서, 열분해부(200)에서 열분해된 가스상의 파릴렌 모노머는 증착부(300)로 이송된 후 약 -25℃ 내지 -55℃ 내외의 극저온에서 중합하여 피증착물의 표면에 폴리머(polymer) 형태의 증착막을 형성함으로써 피증착물을 코팅하게 된다.
이러한 증착부(300)의 경우 파릴렌의 균일한 증착막 형성을 위해 진공 상태를 유지할 필요가 있으며, 이를 위해 진공펌프(500)가 연결되도록 구성될 수 있다.
또한 증착부(300)와 진공펌프(500) 사이에는 증착되지 않은 파릴렌 모노머 혹은 다이머의 회수를 위해 콜드트랩(400)이 장치되어, 가스상의 파릴렌이 대기 중으로 확산되는 것을 방지하게 된다.
한편, 앞서 '발명의 배경이 되는 기술'에서 언급했던 바와 같이 파릴렌의 열분해 과정에서는 유기 분자들의 분해로 인한 카본 및 하이드로젠 계열의 각종 부산물(S, 도 2 참조)이 필연적으로 발생하게 된다.
이와 같은 부산물들은 파릴렌 가스가 유동하게 되는 열분해부(200)의 유로 내부에 달라 붙어 쌓이게 되어, 유로를 따라 유동하는 파릴렌 가스의 유동을 방해할 뿐만 아니라 히터(220)에 의한 열의 전달 또한 방해하여 전체적인 열분해 공정에 좋지 못한 영향을 미치게 된다.
본 실시예에 따른 열분해부(200)는 위와 같은 문제점을 해결하기 위해, 파릴렌 가스의 열분해 과정에서 발생되는 부산물과 반응하는 반응물을 주입하여 상기 부산물을 제거하는 자가 세척이 가능하도록 구성될 수 있다.
보다 구체적으로, 열분해부(200)는 산화반응물 주입 라인(240) 및 환원반응물 주입 라인(250)을 더 포함하여 구성될 수 있다.
산화반응물 주입 라인(240)은 파릴렌 가스의 열분해 과정에 발생되는 반응물과 산화 반응을 일으키는 산화반응물을 열분해부의 내부에 주입할 수 있도록 열분해부(200)와 연결된 관로(conduit)를 제공하게 된다.
이때 산화반응물 주입 라인(240)을 통해 열분해부(200)의 내부로 주입된 산화반응물은 부산물과 반응하여 상기 부산물을 산화 및 연소시키고, 산화 및 연소된 부산물들은 산화물로 변환되어 열분해부(200)의 내부로부터 탈락될 수 있다.
그리고 산화반응물의 경우 O2를 포함하여 부산물을 산화 및 연소시키는 과정에서 산화물을 생성하되, 부산물 중 탄소 계열과 반응하여 CO 또는 CO2를 생성하고 수소(하이드로젠) 계열과의 반응에서는 H2O를 생성하게 된다.
환원반응물 주입 라인(250)은 위와 같은 산화반응물에 의한 부산물의 세척 과정에서 산화된 열분해부(200)의 내부를 환원시키기 위해 마련된 것으로, 부산물과 산화반응물의 산화 및 연소 반응에 의해 산화된 열분해부(200)의 내부에 환원반응물을 주입할 수 있도록 열분해부(200)와 연결된 또 다른 관로를 제공하게 된다.
이와 같은 환원반응물 주입 라인(250)을 통해 주입되는 환원반응물은 CO, H2를 포함하여, 산화 반응에 의해 산화된 열분해부(200)의 내부를 환원시키는 동시에 부산물과 산화반응물의 산화 및 연소 반응에서 생성된 산화물과 반응하여 H2O를 생성하게 된다.
한편, 위와 같은 산화반응물 주입 라인(240) 및 환원반응물 주입 라인(250)의 경우, 산화반응물 주입 라인(240)과 연결되는 제1 질량유량제어기(242) 및 환원반응물 주입 라인(250)과 연결되는 제2 질량유량제어기(252)를 각각 포함하여, 열분해부(200)로 주입되는 반응물의 질량유량을 측정하여 주입량을 제어하도록 구성될 수 있다.
또한 산화반응물 주입 라인(240) 및 환원반응물 주입 라인(250)상에는 열분해부(200)를 통해 주입되는 반응물의 주입 여부를 개폐 결정할 수 있는 산화반응물 주입 밸브(244)와 환원반응물 주입 밸브(254)가 각각 구비될 수 있다.
이러한 산화반응물 주입 밸브(244)와 환원반응물 주입 밸브(254)는 각각 제1 질량유량제어기(242) 및 제2 질량유량제어기(252)와 한 쌍(pair)을 이루도록 배치되어, 열분해부(200)로 주입되는 반응물을 제어하는 밸브 조립체를 구성할 수 있다.
다음으로, 도 5 내지 도 6을 참조하여 본 실시예에 따른 열분해부의 자가 세척 과정에 대하여 설명하겠다.
본 실시예에 따른 산화반응물 주입 라인(240) 및 환원반응물 주입 라인(250)을 이용한 열분해부(200)의 자가 세척 과정은 다음과 같을 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이 파릴렌의 열분해 과정에서 발생한 각종 부산물(S)을 세척하기 위한 산화반응물(R1)이 산화반응물 주입 라인(240)을 통해 열분해부(200)의 내부로 주입된다.
이때 산화반응물(R1)은 제1 질량유량제어기(242)의 제어 하에 유입량이 조절되어 열분해부(200)로 주입될 수 있다.
그리고 산화반응물(R1)의 주입 과정에서 산화반응물 주입 밸브(244)는 열린 상태를 유지하게 되며, 기화부(100)와 열분해부(200), 그리고 열분해부(200)로 유입되는 유체의 이송 라인을 개폐하는 제1 열분해부 밸브(102) 또한 열린 상태를 유지하게 된다.
반면, 열분해부(200)로부터 배출되는 유체의 이송 라인을 개폐하는 제2 열분해부 밸브(104)는 닫힌 상태를 유지하여, 열분해부(200)의 내부로 주입된 산화반응물(R1)와 산화, 연소 반응을 통해 탈락된 부산물(S)이 증착부(300) 측으로 유입되는 것을 차단하게 된다.
한편, 열분해부(200)의 내부로 주입된 산화반응물(R1)은 열분해부(200) 내부에 존재하는 부산물(S)과 산화 및 연소 반응을 통해 열분해부(200)로부터 탈락시키게 되며, O2를 포함하는 산화반응물(R1)의 경우 파릴렌 가스를 열분해할 때 발생되는 탄소 계열의 부산물들뿐만 아니라 수소 계열의 부산물들까지 제거할 수 있게 된다.
그리고 산화반응물(R1)은 탄소 계열 및 수소 계열의 부산물과 반응하는 산화 및 연소 과정에서 CO 또는 CO2, 그리고 H2O를 발생시키게 되는데, 이러한 CO, CO2, H2O 모두 가스상이기 때문에 자연 제거가 가능할 뿐만 아니라, 별도의 펌프 및 밸브, 블로워 등으로 열분해부(200)의 내부에서 쉽게 제거가 가능하다.
위와 같이 산화 및 연소된 부산물(S)의 배출을 보다 효과적으로 수행하기 위해 열분해부(200)에는 산화반응물(R1)과 부산물(S)의 반응에 의해 생성된 CO, CO2, H2O가 배출되어 수거될 수 있는 수거부(260)가 더 마련될 수 있다.
이러한 수거부(260)는 열분해부(200)의 일측에 연결되어 산화반응물(R1)과 부산물(S)의 반응에서 탈락된 부산물(S)의 각종 찌꺼기, 그리고 2차 부산물인 CO, CO2, H2O가 열분해부(200)로부터 배출되어 수거될 수 있도록 마련되며, 블로워 및 펌프 등을 포함하여 열분해부(200)의 내부에서 생성된 2차 부산물들을 빠르게 흡입할 수 있다.
또한 수거부(260)와 열분해부(200)를 연결하는 경로 상에는 유체의 흐름을 개폐할 수 있는 수거부 밸브(262)가 구비되어, 열분해부(200)의 세척 작업 시에만 수거부(260)로 통하는 경로가 개방되도록 구성될 수 있다.
위와 같이 산화반응물(R1)에 의한 열분해부(200)의 세척 작업을 마치고 나면 환원반응물(R2)의 주입이 순차적으로 이루어질 수 있다.
도 6에 도시된 바와 같이 산화반응물(R1)에 의한 부산물(S)의 산화 및 연소 반응을 거친 열분해부(200)의 내부는 산화된 상태로 남게 되며, 이를 환원시키기 위한 과정으로서 환원반응물 주입 라인(250)을 이용해 환원반응물(R2)이 열분해부(200)의 내부로 주입될 수 있다.
이때 환원반응물(R2)은 제2 질량유량제어기(252)의 제어에 따라 주입량이 결정될 수 있다.
그리고 환원반응물(R2)의 주입 과정에서 환원반응물 주입 밸브(254)는 열린 상태를 유지하게 되며, 산화반응물(R1)의 주입이 완료된 산화반응물 주입 밸브(244)는 닫힌 상태를 유지하게 된다.
마찬가지로 열분해부(200)의 제2 열분해부 밸브(104)와 수거부(260)의 수거부 밸브(262) 또한 닫힌 상태를 유지하여, 환원반응물(R2)이 증착부(300)나 수거부(260) 측으로 유입되는 것을 차단하게 된다.
위와 같은 과정을 통해 열분해부(200)의 내부로 주입된 환원반응물(R2)은 산화반응물(R1)로 인해 산화된 열분해부(200)의 내부를 환원하는 과정을 수행하게 된다.
예컨대, 금속재로 된 열분해부(200)를 사용한다고 가정했을 시, 앞서 O2를 포함하는 산화반응물(R1)의 산화 및 연소 반응에 의해 열분해부(200)의 내부 표면의 금속재는 산화될 수 있다.
CO 또는 H2를 포함하여 구성되는 환원반응물(R2)은 산화된 금속재와 반응하여 산화된 금속재를 본래의 금속재로 환원시키게 되며, 환원 과정에서 CO2 또는 H2O가 발생하게 된다.
위와 같은 환원 과정을 화학 반응식으로 나타내면 아래의 <화학 반응식 1.>과 같을 수 있다.
<화학 반응식 1.>
MO +CO → M + CO2
MO +H2 → M + H2O
(여기서, M은 열분해부의 구성하는 금속재를 나타냄)
이처럼 열분해부(200) 내부의 환원 과정에서 발생된 CO2 또는 H2O는 도면으로 도시되지는 않았으나, 환원 과정이 완료된 후 열리게 되는 수거부 밸브(262)를 통해 수거부(260)로 배출될 수 있다.
위와 같은 과정을 통해 본 실시예에 따른 열분해부(100)는 기화부(100), 증착부(300)와 연결되어 화학 증착 공정 라인을 구축하고 있는 상태에서도 별도의 분리 작업 없이도 열분해 과정에서 축적되는 각종 부산물들을 빠르게 제거할 수 있게 된다.
또한 열분해부(200)와 연결된 제1, 제2 열분해부 밸브(102, 104)의 개폐를 통해 쉽게 열분해부(200)를 독립시켜, 열분해부(200)를 이용한 자가 세척 환경을 조성할 수 있으므로 부산물의 세척으로 인해 발생되는 공정의 중단 및 재가동에 인한 각종 소모값을 줄일 수 있게 된다.
아울러, 부산물의 세척 및 열분해부(200)의 환원 과정에서 발생하는 2차 부산물 모두 기체 또는 액체 상태이기 때문에 배출이 용이할 뿐만 아니라, 유독한 화학물질이 아닌 자연 상태에 존재하는 물질이므로 처리에 곤란함이 없다는 이점이 존재한다.
이어서, 본 실시예에 따른 증착 공정에 사용되는 파릴렌 원료의 다양한 일례 중 대표적인 타입에 대하여 설명하도록 하겠다.
파릴렌의 경우 통상 N, C, D, 등 여러 종류가 있으나, 본 공정의 경우 파릴렌이 증착되었을 때 내열성을 강화하기 위해 불소를 첨가한 VT4, AF4 타입의 파릴렌이 원료로 사용될 수 있다.
이때 파릴렌 원료는 파우더 형태로 투입되고, 기화부(100)에서 약 130℃ 내외로 가열되어 가스상의 p-자일렌(para-xylene) 다이머(dimer)로 기화될 수 있다.
그리고 다이머(dimer) 형태로 기화된 p-자일렌 가스는 열분해부(200)에서 약 650℃ 내외로 열분해 과정을 거쳐 중합이 가능한 모노머(monomer) 형태로 변화된 후, 상온의 증착부(300)에서 중합 과정을 통해 피증착물의 표면에 폴리머(polymer) 형태의 증착막을 형성하게 된다.
한편, 본 공정의 경우 파릴렌 원료가 액상 타입의 C8H4F4Br2로 구성될 수도 있다.
이처럼 C8H4F4Br2 파릴렌 소스를 사용한 증착 공정은 기화부(100)에서 기화된 후 열분해부(200)에서 열분해 과정을 통해 Br이 탈락된 후 증착부(300)에서 증착이 이루어지는 컨셉으로서, 파릴렌 원료로 사용되는 C8H4F4Br2의 분자 구조는 아래 <분자식 1.>과 같다.
<분자식 1.>
Br-CF2-C6H4(Benzyne)-CF2-Br
Figure 112017115441570-pat00001
위와 같은 증착 공정을 위한 전구체(precusor)로서 C8H4F4Br2를 사용하는 경우, 전구체가 액체이기 때문에 기화부(100)는 약 80℃ 내지 90℃의 온도 조건으로 운행될 수 있다.
그리고 C8H4F4Br2을 원료로 사용하였을 때 열분해부(200)에서의 열분해 과정은 다음 <화학 반응식 2.>와 같을 수 있다.
<화학 반응식 2.>
Br-CF2-C6H4-CF2-Br + M → CF2-C6H4-CF2 + MBr2
(여기서, M은 열분해부의 구성하는 금속재를 나타냄)
위의 <화학 반응식 2.>와 같이 기화부(100)에서 기화된 C8H4F4Br2은 열분해부(200)에서 열분해 과정을 거치면서 브롬(Br)이 탈락되며, 이때 열분해부(200)는 약 600℃ 내외의 온도 조건으로 운행될 수 있다.
또한, 앞서 언급한 열분해 과정 외에도 열분해를 통한 유기 분해 과정에서 각종 부산물이 생성될 수 있는데, 이는 다음 <화학 반응식 3.>과 같다.
<화학 반응식 3.>
Br-CF2-C6H4-CF2-Br → Carbon + by-product
이처럼 C8H4F4Br2 소스의 열분해 과정에서는 탄소 계열을 포함한 부산물들이 생성되고, 이러한 부산물들은 열분해부(200)의 내부에 축적되게 된다.
한편, 열분해 과정에서 열분해부(200)에 쌓인 부산물들을 제거하기 위한 세척 과정은 다음과 같을 수 있다. 이때 후술한 <화학 반응식 4>를 포함하는 이하 열분해 및 자가세척 과정은 앞서 언급한 파릴렌 원료가 파우더(다이머 상으로 기화) 상태 또는 액상 상태일 경우 모두를 포함하는 것임을 명시한다.
산화반응물을 이용한 부산물의 산화 및 연소 반응은 <화학 반응식 4.>와 같다.
<화학 반응식 4.>
Carbon product + O2 → CO or CO2
Hydrogen product + O2 → H2O
2M + O2 → 2MO
(여기서, M은 열분해부의 구성하는 금속재를 나타냄)
여기서, 파릴렌 원료가 액상의 C8H4F4Br2일 경우, 브롬의 탈락 과정 및 열분해부를 구성하는 금속재의 산화 과정은 다음 <화학 반응식 5.>와 같을 수 있다.
<화학 반응식 5.>
2MBr2 +O2 → 2Br2 + 2MO
(여기서, M은 열분해부의 구성하는 금속재를 나타냄)
위와 같이 O2를 포함하는 산화반응물은 열분해부(200)에 존재하는 부산물들을 제거하는 과정에서 CO, CO2 및 H2O를 생성하게 되며 열분해부(200)를 구성하는 내부 금속재를 산화시키게 된다.
또한 액상의 파릴렌 원료를 사용하였을 경우 내부 금속재와 결합된 브롬(Br) 또한 열분해부(200)로부터 탈락시키는 과정에서 열분해부(200)의 내부 금속재를 산화시키게 된다.
이처럼 각종 부산물의 제거 또는 열분해부(200)로부터 브롬(Br)을 탈락시키는 과정에서 산화된 열분해부(200)의 내부를 환원시키기 위한 과정으로서 환원반응물이 주입되며, 환원반응물을 이용한 열분해부(200)의 환원 과정은 앞서 언급했던 <화학 반응식 1.>과 같다.
<화학 반응식 1.>
MO +CO → M + CO2
MO +H2 → M + H2O
(여기서, M은 열분해부의 구성하는 금속재를 나타냄)
위와 같이 H2를 포함하는 환원반응물은 산화된 열분해부(200)의 O 분자와 결합하여 열분해부(200)의 내부를 구성하는 금속재를 환원시키게 되며, 이 과정에서 H2O를 생성하게 된다.
전술한 바와 같은 일련의 과정을 통해 본 실시예에 따른 열분해부(200)는 증착 공정을 위한 전구체(precusor)로서 C8H4F4Br2를 사용하는 경우에도 별도의 설계변경 없이 자가 세척 기능을 수행할 수 있다.
이어서, 도 7 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 제2 실시예에 따른 파릴렌 증착 장비를 설명하겠다.
이하 본 발명의 또 다른 실시예들을 설명함에 있어서 전술한 제1 실시예와 차이가 있는 부분에 중점을 두고 설명하겠으며, 언급하지 않은 구성은 앞서 제1 실시예와 동일하다 간주해야 할 것이며, 중복되는 부분에 대하여는 해당 실시예의 요지를 명확하게 하기 위해 생략하도록 하겠다.
본 실시예에 따른 파릴렌 증착 장비는 도 7에 도시된 바와 같이 열분해부(200)가 둘 이상의 복수 개로 구성될 수 있다.
예컨대, 본 실시예에 따른 열분해부(200)는 제1 열분해부(200A) 및 제2 열분해부(200B)를 포함하여 둘 이상의 복수 개로 구성될 수 있으며, 이에 대응하여 열분해부(200)의 히터(220) 또한 복수 개로 구성된 제1 열분해부(200A) 및 제2 열분해부(200B)를 각각 독립적으로 가열하거나, 또는 도면으로 도시되지는 않았으나 통합 가열이 가능하도록 구성될 수 있다.
이러한 복수 개의 열분해부(200)는 복수 개가 병렬 구조를 갖도록 구성되어, 병렬 구조의 열분해부(200)들의 가용을 통해 전체 화학 증착 공정의 공정속도를 향상시킬 수 있게 된다.
또한 각각의 히터(220)가 복수 개로 구성된 열분해부(200) 하나 하나를 각각 독립적으로 가열할 수 있기 때문에, 제1 열분해부(200A) 및 제2 열분해기(200B)를 포함한 복수 개의 열분해부(200)의 독립적인 가용 및 제어가 용이하게 이루어질 수 있게 된다.
나아가, 열분해부(200)의 자가 세척 과정에 있어서, 복수 개의 열분해부(200) 중 일부가 자가 세척을 수행할 경우, 자가 세척 중인 열분해부(200)로 유입되는 파릴렌 가스의 흐름은 차단하고, 나머지 열분해부로 유입되는 파릴렌 가스의 흐름은 유지함으로써 파릴렌 가스의 열분해 공정은 중단 없이 지속적으로 유지될 수 있게 된다.
종래의 화학 증착 공정의 경우, 열분해기의 세척을 위한 유지보수 과정에서 열분해기를 분리하여 내부에 축적된 부산물들을 제거해 왔으나, 이러한 분해 세척 방식은 과정이 번거롭고 시간이 오래 소요될 뿐만 아니라, 소요되는 시간 동안 열분해 공정이 불가능하여 전체 공정을 멈추어야 한다는 문제점이 있었다.
반면, 본 실시예에 따른 병렬 구조를 갖는 열분해부(200)의 경우, 병렬식 구조를 통해 열분해부(200)의 세척(산화 및 연소)과 재생(환원) 시에도, 하나의 열분해부(예컨대, 제1 열분해부)는 열분해 공정을 위해 사용된 상태에서 나머지 열분해부(제2 열분해부)의 세척과 재생 작업을 수행할 수 있게 된다.
이때 제1 열분해부(200A) 및 제2 열분해부(200B)를 포함하는 복수 개의 열분해기는 제1 열분해부 밸브(102) 및 제2 열분해부 밸브(104)를 각각 포함하여, 서로 다른 작동 및 운용 과정에 있어 파릴렌(P)의 유동 및 이송 경로를 제어할 수 있게 된다.
여기서 제1 열분해부 밸브(102)는 가스상으로 기화된 파릴렌 가스가 유입되는 유입구 측에 배치되어, 상기 파릴렌 가스의 유입 여부를 결정할 수 있다.
그리고 제2 열분해부 밸브(104)는 열분해 과정을 거쳐 모노머 형태로 변환된 파릴렌이 배출되는 배출구 측에 배치되어, 상기 파릴렌의 배출 여부를 결정할 수 있다.
이처럼 본 실시예에 따른 병렬식 구조를 갖는 열분해부(200)는 위와 같은 구성들을 포함함으로써, 어느 하나의 열분해부(200)의 작동을 중지하더라도 나머지 열분해부(200)의 가동 유지를 통해 전체 열분해 공정의 흐름을 중단할 필요 없이 연속적인 운용이 가능하다.
아울러, 도 8에 도시된 바와 같이 본 실시예에 따른 열분해부(200)는 리액터(210)가 제1 리액터(210A), 제2 리액터(210B), 제3 리액터(210C), 제4 리액터(210D)를 포함하여 넷 이상의 복수 개로 구성되는 경우, 히터(220)가 상기 복수 개의 리액터(210A, 210B, 210C, 210D) 중 적어도 둘 이상을 그룹화하여 통합 가열하도록 마련될 수 있다.
예컨대, 제1 히터(220A)는 제1 리액터(210A) 및 제2 리액터(210B)의 그룹을 통합 가열하도록 마련되고, 제2 히터(220B)의 경우 제3 리액터(210C) 및 제4 리액터(210D)의 그룹을 통합 가열하도록 마련될 수 있다.
이때, 통합 가열되는 둘 이상의 리액터 그룹(210A와 210B, 210C 와 210D)의 유입구는 서로 연결되어 하나의 제1 열분해부 밸브(102A, 102B)에 의해 파릴렌 가스의 유입 여부가 일괄 제어되고, 각각의 배출구도 서로 연결되어 하나의 제2 열분해부 밸브(104A, 104B)에 의해 열분해된 파릴렌 모노머의 배출 여부 또한 일괄 제어되도록 마련될 수 있다.
이를 통해 복수 개의 히터(220A, 220B)는 그룹화된 리액터들(210A와 210B, 210C와 210D)의 단일 제어를 통한 일괄 통제가 가능할 뿐만 아니라, 각각 리액터 그룹(210A와 210B, 210C와 210D)의 운용을 다르게 가져감으로써 차등 제어가 가능하다는 이점 또한 가져갈 수 있게 된다.
나아가, 도면으로 도시되지는 않았으나 앞서와 마찬가지로 복수 개로 구성되는 리액터(210A, 210B, 210C, 210D)를 포함하되, 히터(220)가 단일 개체로 구성되어 복수 개로 구성된 리액터(210A, 210B, 210C, 210D) 모두를 통합 가열할 수 있도록 마련될 수도 있다.
이 경우, 복수 개의 열분해부(200)의 가열조건을 모두 균등하게 가져갈 수 있기 때문에, 열분해 과정을 통해 변환된 파릴렌 모노머의 상태를 균질하게 관리할 수 있을 뿐만 아니라 생성량을 관리하는 것 또한 용이해질 수 있게 된다.
다음으로, 도 9 내지 도 10을 참조하여 본 발명에 따른 파릴렌 증착 장비의 열분해부(200)에 추가될 수 있는 라이에이터(270)의 구성에 대하여 설명하겠다.
도 9 내지 도 10에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 열분해부(200)는 기화부(100)로부터 공급된 파릴렌 가스가 유동하도록 마련된 유로의 내부에 설치되어, 상기 유로를 따라 유동하는 파릴렌 가스에 열을 전달하는 라디에이터(270)를 포함하여 구성될 수 있다.
이러한 라디에이터(270)는 열분해부(200)를 구성하는 리액터(210)의 유로 내에 설치되며, 히터(220)에 의해 가열되는 유로의 내부와 열평형 상태를 이루도록 히터(220)가 발산하는 열에 의해 가열될 수 있다.
즉, 열분해부(200)를 가열하는 히터(220)로부터 전달하는 열에 의해 가열되되, 열분해부(200)의 내부와 열평형 상태를 이룰 때까지 온도가 상승될 수 있다.
이와 같은 라디에이터(270)는 히터(220)와 상대적으로 거리가 먼 유로의 중심부를 따라 유동하는 파릴렌(P, 도 3 참조) 가스에 열을 전달하는 역할을 수행하여, 히터(220)와 상대적으로 거리가 가까운 유로의 외곽을 따라 유동하는 파릴렌 가스에 비해 중심부를 따라 유동하는 파릴렌 가스가 더디게 혹은 덜 가열되는 문제를 해결하게 된다.
이를 위한 세부 구성으로서 라디에이터(270)는 컬럼(272), 방열핀(274) 및 가이드(276)을 포함하여 구성될 수 있다.
컬럼은(272)은 빔 또는 봉의 형태를 갖고, 히터(220)와 상대적으로 거리가 먼 리액터(210)의 유로의 수직단면의 중심부 상에 배치되도록 마련될 수 있다.
이러한 컬럼(272)의 경우 도면으로 도시되지는 않았으나 내부에 열용량이 큰 열매체(heat capacity)가 저장되도록 구성되어, 히터(220)에 의해 가열된 리액터(210)의 방열을 충분히 저장한 뒤 유로를 따라 흐르는 가스상의 파릴렌을 향해 방출하도록 마련될 수 있다.
방열핀(274, radiation fin)은 위와 같은 컬럼(272)의 외주면을 따라 방사형으로 돌출 형성되며, 컬럼(272)의 양단에 걸친 길이방향을 따라 반복되는 패턴을 갖도록 마련될 수 있다.
이와 같은 방열핀(274)은 컬럼(272)의 표면적을 증대시키기 위한 구성으로서, 컬럼(272)과 마찬가지로 히터(220)에 의해 직접적으로 발산되는 열과 히터(220)에 의해 가열된 리액터(210)가 방출하는 복사열을 흡수하고, 히터(220)에 의해 가열된 유로의 내부와 열평형 상태를 이룬 뒤 유로를 따라 흐르는 가스상의 파릴렌을 향해 열을 방출할 수 있다.
이러한 방열핀(274)은 다양한 형태와 패턴을 갖고 구성될 수 있으며 도면으로 도시된 방열핀(274)의 형상은 본 실시예를 설명하기 위한 일례일 뿐, 본 실시예에 따른 방열핀(274)의 형상을 한정하는 것이 아님을 명시한다.
가이드(276)는 컬럼(272)의 길이방향에 따른 어느 일단 또는 양단 모두에 구비될 수 있으며, 리액터(210)의 유로의 내주면에 대응되는 둘레를 갖고 유로 내에 끼워 맞춰지도록 마련되어, 컬럼(272)을 상기 유로의 중심부상에 고정시키는 역할을 할 수 있다.
이러한 가이드(276)는 방열핀(274)과 마찬가지로 적용되는 리액터(210)의 형상에 따라 다양한 형태로 구성될 수 있으며, 리액터(210)의 유로가 원통형일 경우 링 형상의 테두리를 갖고, 복수 개의 브릿지를 통해 상기 링 형상의 테두리 중심에 컬럼(272)이 위치하도록 고정될 수 있다.
위와 같은 구성을 포함하는 본 실시예에 따른 라디에이터(270)는 상기 가이드(276)와 같은 구성을 통해 리액터(210) 내에 필요에 따라 착탈 가능하게 구성되어, 유지 보수가 용이할 뿐만 아니라 본 발명에 따른 열분해부(200)만이 아닌 기존에 존재하던 열분해기에도 독립 적용이 가능할 수 있다.
이처럼, 본 발명에 따른 열분해부(200)는 라디에이터(270)를 통해 리액터(210)의 내부를 유동하며 가열되는 파릴렌 가스를 균일하게 가열할 수 있어 비교적 짧은 경로와 시간으로도 열분해가 가능하다는 이점을 갖게 된다.
더욱이 복수 개의 열분해기를 포함하고 각 열분해부(200)의 히터(220)를 개별 제어할 경우, 필요에 따라 열분해부(200)의 운용을 중단하기 위해 히터(220)의 가동을 정지할 때, 열분해부(200)의 내부에 남아 있는 파릴렌 가스가 급격하게 냉각되어 열분해부(200)의 내부에 각종 부산물과 함께 증착돼버리는 것을 방지할 수 있다.
즉, 히터(220)의 가동을 정지하더라도 라디에이터(270)에 남아 있는 잔열(殘熱)을 이용해 열분해부(200)의 내부에 잔존하는 파릴렌(P) 가스를 배출하기 위한 충분한 여유를 확보할 수 있게 된다.
이상과 같이 본 발명에 따른 일 실시예를 살펴보았으며, 앞서 설명된 실시예 이외에도 본 발명이 그 취지나 범주에서 벗어남이 없이 다른 특정 형태로 구체화될 수 있다는 사실은 해당 기술에 통상의 지식을 가진 이들에게는 자명한 것이다.
그러므로 상술된 실시예는 제한적인 것이 아니라 예시적인 것으로 여겨져야 하고, 이에 따라 본 발명은 상술한 설명에 한정되지 않고 첨부된 청구항의 범주 및 그 동등 범위 내에서 변경될 수도 있다.
100: 기화부
200: 열분해부
210: 리액터
220: 히터
240: 산화반응물 주입 라인
250: 환원반응물 주입 라인
300: 증착부
400: 콜드트랩
500: 진공펌프

Claims (12)

  1. 파릴렌(parylene) 원료를 가스상으로 기화시키는 기화부;
    상기 기화부에서 기화된 파릴렌 가스를 증착 가능한 상태로 열분해하는 열분해부; 및
    상기 열분해부에서 열분해된 파릴렌 가스를 피증착물에 증착시키는 증착부를 포함하며,
    상기 열분해부는,
    상기 기화부로부터 공급된 파릴렌 가스가 유동하도록 마련된 유로를 형성하는 리액터;
    상기 리액터의 외주면을 감싸도록 구비되고 열을 발산하도록 마련되어 상기 리액터의 유로를 따라 유동하는 파릴렌 가스를 가열할 수 있는 히터; 및
    상기 리액터의 유로의 내부에 설치되어 상기 유로를 따라 유동하는 파릴렌 가스에 열을 전달하되, 상기 히터와 상대적으로 먼 상기 유로의 중심부를 따라 유동하는 파릴렌 가스에까지 균일하게 열이 전달되도록 하는 라디에이터
    를 더 포함하고,
    상기 라디에이터는,
    상기 유로의 중심부에 배치되는 빔 또는 봉의 형태를 갖는 컬럼;
    상기 컬럼의 외주면을 따라 방사형으로 돌출 형성되되 상기 컬럼의 길이방향을 따라 서로 엇갈리게 배치되는 반복되는 패턴을 가지는 복수의 방열핀; 및
    상기 컬럼의 길이방향에 따른 일단 또는 양단에 구비되어 상기 리액터의 유로의 내주면에 대응되는 둘레를 가져 상기 유로에 끼워 맞춰져 상기 컬럼을 상기 유로의 중심부에 고정시키도록 구성되는 가이드
    를 포함하며,
    상기 열분해부는,
    상기 열분해부와 연결되어, 상기 파릴렌 가스의 열분해 과정에서 발생되는 부산물과 산화 반응을 일으키는 산화반응물을 상기 열분해부의 내부로 주입할 수 있는 산화반응물 주입 라인; 및
    상기 열분해부는,
    상기 열분해부와 연결되어, 상기 부산물과 상기 산화반응물의 산화 반응에 의해 산화된 상기 열분해부의 내부에 환원반응물을 주입할 수 있는 환원반응물 주입 라인을 포함하여,
    상기 파릴렌 가스의 열분해 과정에서 발생되는 부산물과 반응하는 반응물을 주입하여 상기 부산물을 제거하는 것
    을 특징으로 하는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 산화반응물은 O2를 포함하는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 산화반응물은,
    상기 부산물 중 탄소 계열과 반응하여 CO 또는 CO2를 생성하고, 수소 계열과 반응하여 H2O를 생성하는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 환원반응물은 CO, H2 중 어느 하나 이상을 포함하는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 환원반응물은,
    상기 부산물과 상기 산화반응물의 산화 반응에서 생성된 산화물과 반응하여 H2O, CO2 중 어느 하나 이상을 생성하는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 열분해부는,
    둘 이상의 복수 개로 구성되는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 열분해부는,
    복수 개가 병렬 구조를 갖도록 구성되고,
    상기 복수 개의 열분해부 중 일부가 자가 세척을 수행할 경우, 자가 세척 중인 열분해부로 유입되는 파릴렌 가스의 흐름은 차단하고, 나머지 열분해부로 유입되는 파릴렌 가스의 흐름은 유지함으로써 파릴렌 가스의 열분해 과정이 지속되게 하는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비.
  10. 제1항에 있어서,
    상기 파릴렌 원료는,
    상기 기화부에서 가스상의 p-자일렌(para-xylene) 다이머(dimer)로 기화되고, 상기 열분해부에서 모노머(monomer)로 열분해되는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비.
  11. 제1항에 있어서,
    상기 파릴렌 원료는,
    액상의 C8H4F4Br2로 구성되고, 상기 열분해부에서 Br이 탈락되며 증착 가능한 상태로 열분해되는 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비.
  12. 삭제
KR1020170155007A 2017-11-20 2017-11-20 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비 KR102095363B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170155007A KR102095363B1 (ko) 2017-11-20 2017-11-20 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170155007A KR102095363B1 (ko) 2017-11-20 2017-11-20 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20190057718A KR20190057718A (ko) 2019-05-29
KR102095363B1 true KR102095363B1 (ko) 2020-04-02

Family

ID=66672708

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170155007A KR102095363B1 (ko) 2017-11-20 2017-11-20 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102095363B1 (ko)

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187880A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procede S Georges Claude 成膜装置のクリーニング方法

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU5087198A (en) * 1996-10-25 1998-05-22 Specialty Coating Systems, Inc. Process for making a parylene coating
KR100637147B1 (ko) * 2004-02-17 2006-10-23 삼성에스디아이 주식회사 박막의 밀봉부를 갖는 유기 전계 발광 표시장치, 그제조방법 및 막 형성장치
KR20140009951A (ko) * 2013-12-09 2014-01-23 연세대학교 산학협력단 파릴렌 박막 형성 장치 및 상기 파릴렌 박막 형성 장치를 이용한 파릴렌 박막 형성 방법

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005187880A (ja) * 2003-12-25 2005-07-14 L'air Liquide Sa Pour L'etude & L'exploitation Des Procede S Georges Claude 成膜装置のクリーニング方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20190057718A (ko) 2019-05-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6918146B2 (ja) 液体および固体の排出物を収集して後に反応させて気体の排出物にする装置
KR102499655B1 (ko) 다중 온도 범위 서셉터, 서셉터를 포함하는 어셈블리, 반응기 및 시스템, 그리고 이를 이용한 방법들
JP2021115573A (ja) 反応器システム用汚染物質トラップシステム
KR20000070123A (ko) 반응로의 배기파이프 내에서의 물질의 부착을 감소시키는 방법및 장치
CN102356451A (zh) 处理装置
KR19980018625A (ko) 화학기상증착, 플라즈마강화 화학기상증착 또는 플라즈마 에치 반응기로부터의 배기 가스 처리 방법 및 장치
CN101203633B (zh) 将反应气体引入反应室的设备及应用该设备的外延反应器
JPS6258639A (ja) 化学的蒸着装置及びその方法
JP4521119B2 (ja) 内部加熱される排気装置
KR102095363B1 (ko) 자가 세척이 가능한 파릴렌 증착 장비
WO1998036103A1 (en) A phosphorus effusion cell for producing molecular beams to be deposited on a substrate
JP2008001986A (ja) 気化チューブを備えた物質の気化装置
JP6610806B2 (ja) 気相プロセス用再熱捕集装置
KR100554086B1 (ko) 탄소나노튜브 합성기의 능동형 가스공급 장치
TW200902746A (en) Inductively heated trap
TWI518198B (zh) 製備薄膜之系統
CN1329566C (zh) 一种热处理含钠碳制品的方法和设备
KR101366385B1 (ko) 원자층 박막 증착 장치
KR101674000B1 (ko) 기판 처리 장치 및 회수 장치
CN216827028U (zh) 裂解管、裂解室及其材料沉积系统
JP2012106877A (ja) 反応室のガス排出装置
KR101263402B1 (ko) 일체형 냉각 트랩
KR100631719B1 (ko) 플라즈마 중합장치의 가스 공급 구조
EP0964075B1 (en) Metal organic gas scrubber
CN104603088B (zh) 制造乙炔和合成气的方法

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant