WO2016028012A1 - Precursor supplying device for forming thin film and thin film forming device comprising same - Google Patents
Precursor supplying device for forming thin film and thin film forming device comprising same Download PDFInfo
- Publication number
- WO2016028012A1 WO2016028012A1 PCT/KR2015/008115 KR2015008115W WO2016028012A1 WO 2016028012 A1 WO2016028012 A1 WO 2016028012A1 KR 2015008115 W KR2015008115 W KR 2015008115W WO 2016028012 A1 WO2016028012 A1 WO 2016028012A1
- Authority
- WO
- WIPO (PCT)
- Prior art keywords
- droplet
- precursor
- droplets
- vaporization space
- raw material
- Prior art date
- Legal status (The legal status 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 status listed.)
- Ceased
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
-
- 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
- C23C16/4486—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 producing an aerosol and subsequent evaporation of the droplets or particles
Definitions
- the present invention relates to a vapor deposition technique, and more particularly, to a precursor supply apparatus for forming a thin film, and a thin film forming apparatus including the same.
- a substrate having a transparent conductive film formed on a transparent substrate such as a glass substrate as an insulator is widely used.
- a transparent conductive film a conductive metal oxide such as indium tin oxide (ITO), tin oxide, or fluorine-doped tin oxide (FTO) is typical.
- ITO indium tin oxide
- FTO fluorine-doped tin oxide
- transparent conductive films containing ITO as a main component have been widely applied to display devices for personal computers, televisions, and digital signage.
- a transparent conductive film for resistance heating by direct electric energy instead of the conventional fossil fuel.
- a transparent conductive film in place of the fossil fuel used in conventional heating / dehumidification / heat treatment (processing).
- a transparent conductive film is used as a heating source for a plastic house, a livestock raising facility, or a food processing facility, or is used as a heat generating resistor for preventing condensation or freezing on window glass of a building, a car, or an aircraft.
- the FTO conductive film is attracting attention as a potent candidate material because it has not only high transparency but little resistance change up to 500 ° C., and also has excellent chemical resistance and abrasion resistance and is suitable for harsh external environments. have.
- the formation of the FTO conductive film is generally made by a vapor deposition method such as chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD) or organic vapor deposition (OVPD or condensation coating).
- the substrate such as window glass has various sizes or large areas, and has various shapes such as a plate or a curved surface according to its application, it is difficult to implement the designed characteristics by the above-described vapor deposition method. .
- a large amount of raw materials are required to deposit a conductive film on a large-area or various shapes of substrates, and as a result, manufacturing costs increase due to unreacted and wasted raw materials.
- the technical problem to be solved by the present invention is to minimize the waste of raw materials for forming a thin film, and to form a thin film having uniform characteristics economically and easily on a target object having various areas and shapes, such as a glass window. It is to provide a precursor supply device for providing a precursor.
- Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a thin film forming apparatus having a precursor supply device having the above-described advantages.
- Precursor supply apparatus for solving the above technical problem, is coupled to the reaction chamber for forming a thin film on one surface of the workpiece, vapor phase precursor for forming the thin film with the reaction chamber
- a precursor supply device for supplying a comprising: a raw material storage unit for storing a liquid raw material; A droplet supply unit coupled to the raw material storage unit and configured to discharge the liquid raw material in the form of droplets; And a chamber wall defining a vaporization space; A droplet inlet formed on the first side of the chamber wall, through which droplets pass from the droplet supply to the vaporization space; A heating unit coupled to the vaporization space to vaporize the droplets in the vaporization space to form a gaseous precursor in the vaporization space; A carrier gas inlet formed on the second side of the chamber wall for introducing carrier gas into the vaporization space; And a precursor vaporization portion formed on the third side of the chamber wall and including a precursor outlet for outputting the gaseous precursor mixed with the carrier
- the droplet supply unit may include a droplet flow rate control unit for controlling at least one of the moving speed and the size of the droplet.
- the flow control unit may include any one or a combination of two or more of the flow control valve, the directional control valve, the piston, and the clamp.
- Temperature control means for preventing condensation from being generated by condensation of droplets on the outer wall or inside of the droplet supply unit may be provided.
- a plurality of droplet supply units may be provided, and different types of raw materials may be supplied to each droplet supply unit.
- the droplet inlet is a hole, through which the droplet supply portion may extend and protrude into the vaporization space.
- the droplet inlet may be a droplet path or a nozzle coupled to the chamber wall to protrude into the vaporization space, and the droplet supply unit may be coupled to the droplet inlet.
- the first side of the chamber wall to which the droplet supply unit is coupled may be an upper side of the chamber wall, and the droplet supply unit may extend vertically.
- the droplet supply portion or the droplet inlet has a tube shape and may have a constant, increased or decreased inner diameter in the extending direction.
- the droplet supply unit or the droplet inlet may reduce or interrupt the flow rate of the liquid raw material supplied from the raw material storage unit by using the surface tension of the liquid raw materials to the end of the droplet supply unit or the droplet inlet.
- the droplets may be generated by a method in which the particles form a droplet.
- the droplet supply unit or the droplet inlet is a method for forcibly discharging the liquid raw material in the form of droplets through the piezoelectric element coupled to the droplet supply unit or the droplet inlet or an electrode capable of forming an electric field when the liquid raw material is ionic
- the droplets can be generated as The droplet supply unit or the droplet inlet may adjust the size of the droplets by adjusting the size of the inner diameter.
- the heating portion is in the form of a plate, a vessel, a tube having a through hole through which droplets can pass, a coil, a rod, a fullerine and a net, or a combination thereof.
- the heating unit may be in contact with the vaporization space or coupled to the outside of the chamber wall.
- the droplet inlet and the heating unit may be disposed to face each other.
- the heating unit may include any one or a combination of two or more of a far infrared heating device, an infrared heating device, a microwave heating device, an induction heating device, a dielectric heating device and a resistance heating device.
- the opening of the precursor outlet may have a shape having a cross section gradually extended toward the reaction chamber.
- a thin film forming apparatus comprising: a reaction chamber defining a space for forming a thin film on one surface of a workpiece; Support means for placing the object to be processed in the reaction chamber; And a precursor supply device coupled to the reaction chamber for spraying a gaseous precursor on one surface of the object, the precursor supply device comprising: a raw material storage unit for storing a liquid raw material; A droplet supply unit coupled to the raw material storage unit and configured to discharge the liquid raw material in the form of droplets; And a chamber wall defining a vaporization space; A droplet inlet formed on the first side of the chamber wall, through which droplets pass from the droplet supply to the vaporization space; A heating unit coupled to the vaporization space to vaporize the droplets in the vaporization space to form a gaseous precursor in the vaporization space; A carrier gas inlet formed on the second side of the chamber wall for introducing carrier gas into the vaporization space; And a precursor supply chamber formed on
- the support means may comprise any one or a combination of a non-contact structure by an electromagnet or a permanent magnet, and a mechanical electric motor using a contact structure to rotate the workpiece.
- the thin film forming apparatus may form the thin film by spray pyrolysis.
- a vapor phase precursor supply device capable of easily forming a thin film of uniform properties on a workpiece having a shape can be provided.
- a thin film forming apparatus that can easily form a thin film of uniform characteristics using the precursor supply apparatus described above.
- FIG. 1A shows a precursor vaporization portion in accordance with one embodiment of the present invention.
- FIG. 1B shows a precursor supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
- 2A is another embodiment of a precursor outlet in accordance with one embodiment of the present invention.
- 2B is another embodiment of a precursor outlet in accordance with one embodiment of the present invention.
- FIG 3 illustrates a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4A is a perspective view of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
- FIG. 4B is a side view of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
- first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers, and / or parts, these members, parts, regions, layers, and / or parts are defined by these terms. It is obvious that not. These terms are only used to distinguish one member, part, region, layer or portion from another region, layer or portion. Thus, the first member, part, region, layer or portion, which will be discussed below, may refer to the second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
- the thin film forming apparatus may be based on spray pyrolysis deposition (SPD).
- SPD spray pyrolysis deposition
- the spray pyrolysis method involves spraying droplets containing a raw compound produced using a spraying means such as an atomizer, such that evaporation, high temperature reaction, pyrolysis of the solvent contained in the droplets while the droplets are transferred through the droplet delivery flow path.
- Gas phase collectively referred to herein, involving at least one or two or more steps of the reaction between the carrier gas and the precursor (eg, oxidation or reduction), the formation of clusters, and the formation of gas molecules And a thin film is formed on a workpiece to be heated to a film formation temperature in advance by a vapor phase precursor discharged through the droplet transfer flow path.
- crystalline (eg, polycrystalline) thin films, nanorods, nanowires, or amorphous film growth may be achieved.
- the following embodiments are based on the SPD method (or SPD deposition) to economically and easily form a thin film having uniform properties on a workpiece having various areas and shapes, such as a glass window. It may be a precursor supply device, and a thin film forming apparatus using the same.
- 1A shows a precursor vaporization unit 100 in accordance with an embodiment of the present invention.
- 1B illustrates a precursor supply apparatus 1000 according to an embodiment of the present invention.
- the precursor vaporization unit (or precursor chamber wall 100) includes a chamber wall 120 defining a vaporization space; A droplet inlet (DI) for passing the droplets DR from the droplet supply unit 110 to the vaporization space; A heating unit HP for vaporizing the droplets DR in the vaporization space to form a vapor phase precursor VD; And a carrier gas inlet (GI) for introducing a carrier gas into the vaporization space. And a precursor outlet 400 for outputting the gaseous precursor mixed with the carrier gas to a reaction chamber in which a thin film is formed.
- DI droplet inlet
- GI carrier gas inlet
- the chamber wall 120 of the vaporization unit 100 has a suitable structure for thermal insulation, sealing, isolation and / or movement of gas to the outside.
- chamber wall 120 may be a hood.
- the hood maintains an atmospheric pressure condition in the vaporization space while preventing heat from leaking from the inside of the vaporization space to the outside during generation of the vapor phase precursor and from leaking and wasting the vapor phase precursor to the outside.
- the chamber wall 120 may be made of a metallic material made of or coated with a metallic material made of or coated with aluminum, stainless steel, copper, or a refractory metal.
- the structure of the chamber wall 120 may have a structure suitable for producing a vapor phase precursor, for example, a circular structure or a square structure, and any other structure.
- the heating portion HP may be provided with suitable heating means such as an induction heating coil, a resistance wire, or a halogen lamp around the chamber wall 120 for the droplet DR to dry and pyrolyze to form a vapor phase precursor. Can be.
- One end of the droplet supply unit 110 is connected to the raw material storage unit (see 200 in FIG. 2), and the other end is connected to the droplet inlet DI of the chamber wall 120 to form droplets DR into the chamber wall 120. ).
- the generation of the droplets DR uses the surface tension of the liquid raw materials to reduce or interrupt the flow rate of the liquid raw material supplied from the raw material storage unit by the flow rate control means described later, so that the end or the droplets of the tube-shaped droplet supply unit.
- the end of the inlet may be made in a way to naturally form a liquid raw material in the form of droplets.
- the generation of the droplets DR is a liquid raw material in the form of droplets forcibly through the electrode capable of forming an electric field in the droplet supply unit 110 or droplet inlet DI if the piezo element or liquid raw material is ionic. It can be made by a method for discharging the.
- the droplets DR in the droplet supply unit 110 may be delivered to the droplet inlet DI under the influence of gravity.
- the droplet supply unit 110 may be disposed on the upper side of the droplet inlet DI of the precursor vaporization unit 100 so that the droplets DR may fall vertically into the vaporization space.
- the droplet supply unit 110 may have a tube shape in order to control the moving speed and the size of the droplet DR, and may include any one or a combination of two or more of a flow control valve, a direction control valve, a piston, and a clamp. Droplet flow control means may be combined.
- the droplet supply unit 110 may have a plurality of tubes, and different types of raw materials may be supplied to each droplet supply unit 110 to transfer the plurality of raw materials to the precursor vaporization unit 100.
- the outside of the droplet supply unit 110 may include a temperature control means on the wall or inside to heat the inside or maintain a constant temperature to prevent the droplets from condensing to become a contaminant such as particles.
- the temperature control means may include, for example, an induction heating coil, a resistance wire, or a halogen lamp.
- Droplet supply 110 may be formed of a metal conduit or quartz conduit, such as stainless steel, having suitable heat resistance to enable external heating.
- the droplet supply unit 110 may be formed of a polymer resin material having heat resistance and chemical resistance.
- the Teflon material is used to improve chemical resistance and corrosion resistance to the inner surface of the droplet supply unit 110 to secure the mobility in the droplet supply unit 110 and to prevent by-products from being deposited. Coating or water repellent coating for adsorption may be made.
- the droplet inlet DI may be a hole formed in the first side of the chamber wall 120, for example, the upper side, or the hole. In this case, the droplet supply unit 110 may extend into the vaporization space through the hole to protrude.
- the droplet inlet DI may be in the form of a pipe or nozzle coupled to the chamber wall 120 and projecting into the vaporization space.
- the droplet supply unit 110 in the form of a tube may be coupled to the droplet inlet DI to ensure a smooth flow of the droplets or the liquid raw material.
- the droplet inlet DI has the same inner diameter size of one end of the droplet supply part 110 side and the opening of the other end of the vaporization space side, or has an inner diameter narrower from the end of the droplet supply part 110 side toward the end of the vaporization space side. Can be lost or large.
- the inner diameter of the droplet inlet can be in the range of 0.1 mm to 2 cm, for example.
- the droplet inlet DI may have suitable sizing means for adjusting the size of the inner diameter of the droplet path to control the size of the droplet DR.
- the droplet inlet DI may have a bellows structure in which a plurality of partition walls defining the droplet path are positioned to overlap each other and change in size of the inner diameter.
- the shape of the inner diameter may be controlled by applying an external force to deform the shape.
- this is merely illustrative and the present invention is not limited thereto.
- the droplet inlet DI may have a tube or nozzle shape, in which case a piezo element is coupled to the droplet inlet to adjust the size of the droplets discharged from the droplet inlet by controlling the size of the electrical signal.
- the droplet inlet DI may further include an electrode for applying an electric or magnetic field for controlling the movement of the droplets DR.
- the electrode may include a coil electrode attached to the droplet inlet DI, a thin film electrode, or a plate electrode spaced apart from the droplet inlet DI, but this is merely an example and the present invention is not limited thereto.
- the droplet supply unit 110 and the droplet inlet DI may have a single integrated structure.
- the droplet inlet (DI) is a hole formed in one side, for example, the upper side of the chamber wall 120
- the tube-shaped droplet supply unit 110 extends through the hole into the interior of the vaporization space
- the droplet supply unit 110 may have a droplet shape, in which case a plurality of conduits may be fastened to overlap each other in order to control the characteristics of the droplet inlet DI, for example, the size or flow rate of the droplets.
- the droplet inlet DI and the droplet supply unit 110 may be formed of a metal, quartz, or a polymer resin material having chemical and heat resistance, and these materials are exemplary, but the present invention is not limited thereto.
- the heating unit HP may heat the droplets DR discharged from the droplet inlet DI or the droplet supply unit 110 and supplied into the vaporization space to form the vapor phase precursor VD in the vaporization space.
- the heating unit HP may be any heat energy source capable of vaporizing the droplets DR by heating the inside of the vaporization space through radiation or convection.
- the heating unit HP may be any one or a combination of two or more of a far infrared heater, an infrared heater, a microwave heater, an induction heater, a dielectric heater, and a resistance heater.
- the heating unit HP may be coupled to the outside of the chamber wall 120 or may be provided inside the chamber wall 120 to contact the vaporization space.
- the heating unit HP is formed of any one or a combination of a plate form, a container form, a tube form having a through hole through which droplets can pass, a coil form, a rod form, a fullerine and a net form. It can have In one embodiment, when the heating portion HP is in the form of a tube or a fullerene, the droplet DR may be formed into the gaseous precursor VD while passing through the heating portion HP.
- the heating unit HP illustrated in FIG. 1A illustrates an induction heating or resistance heating apparatus using a coil in the form of a plate disposed on the bottom of the vaporization space.
- heat generated from the heating part HP may be supplied to the droplets DR in a radiation manner, or may be supplied to the droplets DR in a convection manner by a carrier gas in the vaporization space.
- the droplets DR may be discharged from the droplet inlet DI or the droplet supply unit 110 or may be vaporized in a non-contact state with the heating unit HP during the drop.
- the droplets DR may be dropped and vaporized on the heating portion HP by contacting the heating portion HP, but this is merely illustrative and the present invention is not limited thereto.
- the heating part HP may be attached on the first surface of the chamber wall 120 or may be mounted outside the chamber wall 120 as shown in FIG. 1B.
- the vapor phase precursor VD formed in the vaporization space is mixed with the carrier gas drawn from the carrier gas inlet GI as shown by arrow CG1 and through the precursor outlet 400 in the direction indicated by arrow CG2. It may be delivered to the reaction chamber 500.
- the carrier gas inlet GI, the droplet inlet DI, the heating unit HP, and the precursor outlet 400 may be disposed to face each other or to overlap at least some of them.
- the gas inlet GI and the precursor outlet 400 may be disposed to face each other, and the droplet inlet DI and the heating part HP may be disposed to face each other.
- the gaseous precursor is supplied into the vaporization space in the form of droplets DR, not in the form of mist, and by controlling the temperature, the size and / or the moving speed of the droplets DR, in the generation of the gaseous precursor Unnecessary consumption of raw materials can be prevented.
- a thin film having uniform characteristics may be provided.
- the precursor supply apparatus 1000 may include the precursor vaporization unit 100 described above; A raw material storage unit 200 for storing the liquid raw material in order to supply the liquid raw material to the droplet supply unit 110; A carrier gas storage unit 300 for supplying the carrier gas; A carrier gas supply unit 310 through which the carrier gas passes; And a precursor outlet 400 for delivering the gaseous precursor contained in the carrier gas to the reaction chamber 500.
- the opening of the precursor outlet 400 may have a shape having a cross section that gradually extends toward the reaction chamber.
- this is exemplary and the present invention is not limited thereto. This will be described in detail with reference to FIGS. 2A to 2B.
- the carrier gas reservoir 300 may have a mass flow controller (MFC) and a suitable valve system for controlling the supply flow rate of the carrier gas.
- MFC mass flow controller
- the carrier gas supplied from the carrier gas storage part 300 via the carrier gas supply part 310 is mixed with the gaseous precursor in the precursor vaporization part 100 and delivered to the reaction chamber 500.
- the carrier gas is also heated in the vaporization space, thereby preventing the gaseous precursor VD from being adsorbed to the inner wall of the gaseous precursor VD, for example, the precursor outlet 400, to prevent dust or contamination.
- the carrier gas may be a reactive gas such as oxygen, ozone, hydrogen or ammonia or an inert gas such as helium or argon or a mixture thereof, but the present invention is not limited thereto.
- the carrier gas may be air.
- FIGS. 2A and 2B are perspective views of precursor outlets 400a and 400b in accordance with various embodiments of the present invention.
- an opening area of one end connected to the vaporization space and an opening area of the other end coupled to the reaction chamber may be the same.
- the precursor outlet 400b may have an array of a plurality of vapor phase precursor flow paths and may be placed in a separate housing for isolation from the outside.
- Korean Patent Application No. 10-2014-0056815 the disclosure of which is incorporated herein by reference in its entirety.
- the precursor outlets 400, 400a and 400b described above may each be formed of a metal conduit or quartz conduit such as stainless steel having suitable heat resistance to enable external heating.
- the inner surface of the precursor outlet may be a coating of Teflon material or a water repellent coating for preventing adsorption to improve chemical resistance and corrosion resistance.
- a heating means may be coupled to the precursor outlet, which may be performed through resistance heating or radiation heating, such as a halogen lamp, which surrounds the resistance wire outside the precursor outlet.
- the precursor outlet 400b is an array of a plurality of gaseous precursor flow passages
- the gaseous precursor flow passages are suitable temperatures for individually controlling the temperature of the droplets therein.
- a resistance heating method may be advantageous in which resistance lines are wrapped around the outside of each of the flow paths and the amount of power supplied may be individually adjusted for each of the flow paths. However, this individual adjustment does not preclude keeping the temperatures of the respective flow paths the same.
- FIGS. 4A and 4B are perspective and side views of the thin film forming apparatus 2000 ′ according to another embodiment of the present invention, respectively.
- the thin film forming apparatus 2000 forms a thin film on one surface of the target object SP by the SPD method.
- the object to be processed SP is a substrate such as glass, ceramic, semiconductor, or metal, which is exemplary and the present invention is not limited thereto.
- the surface of the object SP may be smooth or include an uneven pattern such as embossing.
- the object to be processed SP may be one surface of a low-e glass or a heating glass for forming a planar heating element, and may be a substrate that typically requires a large area thin film.
- the thin film forming apparatus 2000 includes a reaction chamber 500 for SPD deposition; A precursor supply device 1000 for generating a vapor phase precursor VD for thin film deposition; And a gas outlet 530.
- One side of the reaction chamber 500 is combined with the precursor outlet 400 of the precursor supply device 1000 to receive the vapor phase precursor VD.
- the gaseous precursor VD mixed with the carrier gas may be drawn in the direction of arrow CG2 to form a thin film on the object SP and be discharged in the direction of arrow CG3.
- the carrier gas outlet 530 may be disposed to face the precursor outlet 400. In one embodiment, the carrier gas discharge unit 530 may be coupled to the collector.
- the collector suppresses undesired flow, such as vortices and backflow, which are thermal and hydrodynamic non-equilibrium factors in the reaction space within the reaction chamber 500, and thus controls laminar flow, thereby dead spots. ) To achieve a uniform and thin film formation on the large-area workpiece SP without risk of particle formation.
- the reaction space of the reaction chamber 500 is defined by the chamber wall, which has a suitable structure for insulation, sealing and / or isolation from the outside.
- the chamber wall may be a hood. The hood maintains an atmospheric pressure condition in the reaction space while preventing heat from leaking from the inside of the reaction space to the outside during film formation and preventing the vapor phase precursor from leaking to the outside.
- the chamber wall or the hood may be made of aluminum, stainless steel, copper or refractory metal and a material of or coated with a metal material.
- a material of or coated with a metal material For example, an anodized or ceramic coated material may be used on the surface of the metal material.
- the chamber wall or the hood may be fabricated in whole or in part from an electrically insulating material such as quartz, ceramic.
- the reaction chamber 500 may be provided with a suitable heater such as an induction heating coil, a resistance wire, or a halogen lamp, to provide a reaction space in which the vapor phase precursor VD is dried and pyrolyzed.
- the support chamber PL may be provided in the reaction chamber 500 to mount the object SP, and the support means PL is preferably a resistance heater for temperature control of the object SP. Or heating means by hot fluid and / or cooling means of air cooling, water cooling or semiconductor cooling.
- the support means PL can be made of aluminum, graphite, alumina or aluminum nitride as a non-limiting example to have a good thermal conductivity and to prevent deformation such as bending of the object SP.
- the support means PL may comprise any one or a combination of lift pins, electrostatic chucks and vacuum chucks.
- the support means PL may include a device for adjusting the height of the object SP.
- the height adjustment device may comprise a screw form.
- the support means PL may include a rotating body 510 which rotates the object SP for uniform film formation while the thin film forming process for the object SP is performed.
- the rotating body 510 may be any one or a combination of a non-contact structure capable of rotating by a magnetic field transmitted from an electromagnet or a permanent magnet installed outside the reaction chamber, or a mechanical electric motor using a contact structure.
- the rotating body 510 may be attached with a separate housing inside or outside the supporting means PL.
- the reaction chamber 500 may have a structure suitable for coating the object SP, for example, a circular cylinder structure, a square cylinder structure, and any other structure.
- the reaction chamber 500 'shown in FIGS. 4A and 4B is a reaction chamber having a hexagonal cylinder structure.
- the reaction chamber 500 ′ may include a window 520 for determining a deposition state of an object to be processed.
- the FTO transparent conductive film for manufacturing a heat generating window may be formed on the object to be processed using the thin film forming apparatus 2000.
- the solution of the FTO precursor is a tin precursor, which is SnCl 4 5H 2 O, (C 4 H 9 ) 2 Sn (CH 3 COO) 2 , (CH 3 ) 2 SnCl 2 , or (C 4 H 9 )
- tin precursor which is SnCl 4 5H 2 O, (C 4 H 9 ) 2 Sn (CH 3 COO) 2 , (CH 3 ) 2 SnCl 2 , or (C 4 H 9 )
- Compounds such as 3 SnH may be used and other precursors may be used.
- the fluorine precursor compounds such as NH 4 F, CF 3 Br, CF 2 Cl 2 , CH 3 CClF 2 , CF 3 COOH, or CH 3 CHF 2 can be used.
- These precursors may be mixed with distilled water or alcohol to have a predetermined weight ratio F / Sn to prepare a mixed solution, and then mounted in the raw material storage unit 200 to generate droplets DR.
- the FTO thin film may be formed on the glass substrate by spraying the vapor phase precursor through the precursor supply apparatus 1000 after maintaining the temperature of the glass substrate as the object SP.
- a gaseous precursor supply device capable of easily forming a thin film of uniform characteristics on a workpiece having various areas and shapes while minimizing waste of the liquid raw material for forming a thin film may be provided.
- a thin film forming apparatus capable of easily forming a thin film of uniform characteristics may be provided.
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)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
Abstract
Description
본 발명은 기상 증착 기술에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 박막 형성을 위한 전구체 공급 장치, 이를 포함하는 박막 형성 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a vapor deposition technique, and more particularly, to a precursor supply apparatus for forming a thin film, and a thin film forming apparatus including the same.
태양전지, 액정 표시장치, 유기발광 표시장치(OLED), 또는 플라즈마 디스플레이 장치에 있어서, 절연체인 유리 기판과 같은 투명 기판 상에 투명 도전막(transparent conductive film)을 형성한 기판이 광범위하게 사용되고 있다. 상기 투명 도전막으로서, 주석 첨가 인듐 산화물(indium tin oxide; ITO), 주석 산화물(tin oxide), 또는 불소 첨가 주석 산화물(Fluorine-doped Tin Oxide; FTO)과 같은 도전성 금속 산화물이 대표적이다. 이들 산화물 중 상기 ITO를 주성분으로 하는 투명 도전막은 퍼스널 컴퓨터, 텔레비전, 디지털 사이니지의 표시장치로 광범위하게 응용되고 있다.BACKGROUND ART In a solar cell, a liquid crystal display, an organic light emitting display (OLED), or a plasma display device, a substrate having a transparent conductive film formed on a transparent substrate such as a glass substrate as an insulator is widely used. As the transparent conductive film, a conductive metal oxide such as indium tin oxide (ITO), tin oxide, or fluorine-doped tin oxide (FTO) is typical. Among these oxides, transparent conductive films containing ITO as a main component have been widely applied to display devices for personal computers, televisions, and digital signage.
최근에는, 탄소 억제 정책과 에너지 절감을 위한 친환경 기술로서, 종래의 화석 연료를 대체하여 직접 전기 에너지에 의한 저항 가열을 위해 투명 전도막을 적용하고자 하는 시도가 있다. 예를 들면, 종래의 가온/제습/열처리(가공)에 사용된 화석 연료를 대체하여 투명 도전막을 적용하는 시도가 있다. 대표적으로, 비닐하우스, 가축 사육시설의 유리창, 또는 식품 처리 시설의 가열원으로 투명 도전막을 이용하거나, 건축물, 자동차, 또는 항공기의 창 유리에 결로 방지 또는 빙결 방지를 위한 발열 저항체로서도 응용이 되고 있다.Recently, as an eco-friendly technology for carbon suppression policy and energy saving, there is an attempt to apply a transparent conductive film for resistance heating by direct electric energy instead of the conventional fossil fuel. For example, there is an attempt to apply a transparent conductive film in place of the fossil fuel used in conventional heating / dehumidification / heat treatment (processing). Typically, a transparent conductive film is used as a heating source for a plastic house, a livestock raising facility, or a food processing facility, or is used as a heat generating resistor for preventing condensation or freezing on window glass of a building, a car, or an aircraft. .
전술한 응용들 중에 창 유리의 경우, 상기 FTO 도전막이 고투명도를 가질 뿐만 아니라 500 ℃까지 저항 변화가 거의 없고, 내화학성 및 내마모성이 뛰어나 가혹한 외부환경에도 적합성을 갖기 때문에 유력한 후보 물질로서 주목을 받고 있다. 상기 FTO 도전막의 형성은 일반적으로 화학기상증착(CVD), 원자층 증착(ALD) 또는 유기 기상증착(OVPD 또는 응축 코팅)과 같은 기상 증착 방법으로 제작된다.Among the above-mentioned applications, in the case of window glass, the FTO conductive film is attracting attention as a potent candidate material because it has not only high transparency but little resistance change up to 500 ° C., and also has excellent chemical resistance and abrasion resistance and is suitable for harsh external environments. have. The formation of the FTO conductive film is generally made by a vapor deposition method such as chemical vapor deposition (CVD), atomic layer deposition (ALD) or organic vapor deposition (OVPD or condensation coating).
그러나, 상기 창 유리와 같은 기판은 다양한 크기를 갖거나 대면적을 갖고, 그 응용에 따라 판상 또는 곡면과 같이 다양한 형상을 갖기 때문에 전술한 기상 증착 방법에 의해서는 설계된 특성을 구현하기 어려운 문제점이 있다. 또한, 대면적 또는 다양한 형상의 기판에 도전막을 증착시키기 위해서 다량의 원료가 필요하며, 이로 인해, 반응되지 않고 낭비되는 원료로 인해 제조 비용이 증가하는 문제점이 있다.However, since the substrate such as window glass has various sizes or large areas, and has various shapes such as a plate or a curved surface according to its application, it is difficult to implement the designed characteristics by the above-described vapor deposition method. . In addition, a large amount of raw materials are required to deposit a conductive film on a large-area or various shapes of substrates, and as a result, manufacturing costs increase due to unreacted and wasted raw materials.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는, 박막 형성을 위한 원료의 낭비를최소화하면서, 유리창과 같이 다양한 면적 및 형상을 갖는 피처리체 상에 균일한 특성의 박막을 경제적이고, 용이하게 형성할 수 있는 기상 전구체를 제공하는 전구체 공급 장치를 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to minimize the waste of raw materials for forming a thin film, and to form a thin film having uniform characteristics economically and easily on a target object having various areas and shapes, such as a glass window. It is to provide a precursor supply device for providing a precursor.
또한, 본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는 전술한 이점을 갖는 전구체 공급 장치를 갖는 박막 형성 장치를 제공하는 것이다.In addition, another technical problem to be solved by the present invention is to provide a thin film forming apparatus having a precursor supply device having the above-described advantages.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 전구체 공급 장치는, 피처리체의 일 표면 상에 박막을 형성하기 위한 반응 챔버에 결합되고, 상기 반응 챔버로 상기 박막을 형성하기 위한 기상 전구체를 공급하는 전구체 공급 장치로서, 액상 원료를 저장하는 원료 저장부; 상기 원료 저장부에 결합되어, 액적 형태로 상기 액상 원료를 토출하는 액적 공급부; 및 기화 공간을 한정하는 챔버 월; 상기 챔버 월의 제 1 측부에 형성되고, 상기 액적 공급부로부터 상기 기화 공간으로 액적들이 통과하는 액적 인렛(inlet); 상기 기화 공간에 결합되어 상기 기화 공간 내의 상기 액적들을 기화시켜, 상기 기화 공간 내에 기상 전구체를 형성하는 가열부; 상기 기화 공간 내부로 운반 가스를 인입하기 위해 상기 챔버 월의 제 2 측부에 형성된 운반 가스 인렛; 상기 챔버 월의 제 3 측부에 형성되고 상기 반응 챔버로 상기 운반 가스에 혼합된 상기 기상 전구체를 출력하는 전구체 아웃렛(outlet)을 포함하는 전구체 기화부를 포함한다. Precursor supply apparatus according to an embodiment of the present invention for solving the above technical problem, is coupled to the reaction chamber for forming a thin film on one surface of the workpiece, vapor phase precursor for forming the thin film with the reaction chamber A precursor supply device for supplying a, comprising: a raw material storage unit for storing a liquid raw material; A droplet supply unit coupled to the raw material storage unit and configured to discharge the liquid raw material in the form of droplets; And a chamber wall defining a vaporization space; A droplet inlet formed on the first side of the chamber wall, through which droplets pass from the droplet supply to the vaporization space; A heating unit coupled to the vaporization space to vaporize the droplets in the vaporization space to form a gaseous precursor in the vaporization space; A carrier gas inlet formed on the second side of the chamber wall for introducing carrier gas into the vaporization space; And a precursor vaporization portion formed on the third side of the chamber wall and including a precursor outlet for outputting the gaseous precursor mixed with the carrier gas to the reaction chamber.
일 실시예에서, 상기 액적 공급부는 액적의 이동 속도 및 크기 중 적어도 어느 하나를 제어하기 위한 액적 유량 제어부를 포함할 수 있다. 또한 상기 유량 제어부는 유량 제어 밸브, 방향 제어 밸브, 피스톤, 및 클램프 중 어느 하나 또는 2 이상의 조합을 포함할 수 있다.In one embodiment, the droplet supply unit may include a droplet flow rate control unit for controlling at least one of the moving speed and the size of the droplet. In addition, the flow control unit may include any one or a combination of two or more of the flow control valve, the directional control valve, the piston, and the clamp.
상기 액적 공급부의 외벽 또는 내부에 액적들이 응축되어 오염원이 생성되는 것을 방지하기 위한 온도 제어 수단이 제공될 수 있다. 또한, 상기 액적 공급부는 복수 개이며, 각각의 액적 공급부에 서로 다른 종류의 원료가 공급될 수 있다.Temperature control means for preventing condensation from being generated by condensation of droplets on the outer wall or inside of the droplet supply unit may be provided. In addition, a plurality of droplet supply units may be provided, and different types of raw materials may be supplied to each droplet supply unit.
일 실시예에서, 상기 액적 인렛은 홀이고, 상기 홀을 통하여 상기 액적 공급부가 상기 기화 공간 내부로 연장되어 돌출될 수 있다. 상기 액적 인렛은 상기 챔버 월에 결합되어 상기 기화 공간 내부로 돌출된 액적로 또는 노즐일 수 있으며, 상기 액적 공급부는 상기 액적 인렛에 결합될 수 있다.In one embodiment, the droplet inlet is a hole, through which the droplet supply portion may extend and protrude into the vaporization space. The droplet inlet may be a droplet path or a nozzle coupled to the chamber wall to protrude into the vaporization space, and the droplet supply unit may be coupled to the droplet inlet.
상기 액적 공급부가 결합되는 상기 챔버 월의 상기 제 1 측부는 상기 챔버월의 상부측이며, 상기 액적 공급부는 수직 연장될 수 있다. 상기 액적 공급부 또는 상기 액적 인렛은 튜브 형태를 가지며, 연장 방향으로 내경이 일정하거나, 증가 또는 감소될 수 있다.The first side of the chamber wall to which the droplet supply unit is coupled may be an upper side of the chamber wall, and the droplet supply unit may extend vertically. The droplet supply portion or the droplet inlet has a tube shape and may have a constant, increased or decreased inner diameter in the extending direction.
상기 액적 공급부 또는 상기 액적 인렛은, 상기 액상 원료들의 표면 장력을 이용하여 상기 원료 저장부로부터 공급되는 상기 액상 원료의 유량을 감소시키거나 단속적으로 하여 상기 액적 공급부 또는 상기 액적 인렛의 단부에 상기 액상 원료가 액적 형태로 맺히게 하는 방법에 의해 상기 액적들을 생성할 수 있다. 또한, 상기 액적 공급부 또는 상기 액적 인렛은 상기 액적 공급부 또는 상기 액적 인렛에 결합되는 피에조 소자 또는 상기 액상 원료가 이온성인 경우 전기장의 형성할 수 있는 전극을 통해 강제로 액적 형태로 액상 원료를 토출시키는 방법으로 상기 액적들을 생성할 수 있다. 상기 액적 공급부 또는 상기 액적 인렛은 내경의 크기를 조절하여 상기 액적들의 크기를 조절할 수 있다.The droplet supply unit or the droplet inlet may reduce or interrupt the flow rate of the liquid raw material supplied from the raw material storage unit by using the surface tension of the liquid raw materials to the end of the droplet supply unit or the droplet inlet. The droplets may be generated by a method in which the particles form a droplet. In addition, the droplet supply unit or the droplet inlet is a method for forcibly discharging the liquid raw material in the form of droplets through the piezoelectric element coupled to the droplet supply unit or the droplet inlet or an electrode capable of forming an electric field when the liquid raw material is ionic The droplets can be generated as The droplet supply unit or the droplet inlet may adjust the size of the droplets by adjusting the size of the inner diameter.
일 실시예에서, 상기 가열부는 플레이트 형태, 용기 형태, 액적이 통과될 수 있는 관통 홀을 갖는 튜브 형태, 코일 형태, 로드(rod) 형태, 플러린 및 그물 형태 중 어느 하나 또는 이의 조합인 형태일 수 있다. 상기 가열부는 상기 기화 공간과 접촉하거나 상기 챔버 월의 외측에 결합될 수 있다. 또한, 상기 액적 인렛과 상기 가열부는 서로 대향 배치될 수 있다. In one embodiment, the heating portion is in the form of a plate, a vessel, a tube having a through hole through which droplets can pass, a coil, a rod, a fullerine and a net, or a combination thereof. Can be. The heating unit may be in contact with the vaporization space or coupled to the outside of the chamber wall. In addition, the droplet inlet and the heating unit may be disposed to face each other.
상기 가열부는 원적외선 가열 장치, 적외선 가열 장치, 마이크로파 가열 장치, 유도 가열 장치, 유전 가열 장치 및 저항 가열 장치 중 어느 하나 또는 2 이상의 조합을 포함할 수 있다. 상기 전구체 아웃렛의 개구는 상기 반응 챔버쪽으로 점차 확장된 단면을 갖는 형태를 가질 수 있다.The heating unit may include any one or a combination of two or more of a far infrared heating device, an infrared heating device, a microwave heating device, an induction heating device, a dielectric heating device and a resistance heating device. The opening of the precursor outlet may have a shape having a cross section gradually extended toward the reaction chamber.
상기 다른 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 장치는, 피처리체의 일 표면상에 박막을 형성하기 위한 공간을 한정하는 반응 챔버; 상기 반응 챔버 내에서 상기 피처리체를 재치하는 지지 수단; 및 상기 피처리체의 일 표면 상에 기상 전구체를 분무하기 위해 상기 반응 챔버에 결합된 전구체 공급 장치를 포함하며, 상기 전구체 공급 장치는, 액상 원료를 저장하는 원료 저장부; 상기 원료 저장부에 결합되어, 액적 형태로 상기 액상 원료를 토출하는 액적 공급부; 및 기화 공간을 한정하는 챔버 월; 상기 챔버 월의 제 1 측부에 형성되고, 상기 액적 공급부로부터 상기 기화 공간으로 액적들이 통과하는 액적 인렛(inlet); 상기 기화 공간에 결합되어 상기 기화 공간 내의 상기 액적들을 기화시켜, 상기 기화 공간 내에 기상 전구체를 형성하는 가열부; 상기 기화 공간 내부로 운반 가스를 인입하기 위해 상기 챔버 월의 제 2 측부에 형성된 운반 가스 인렛; 상기 챔버 월의 제 3 측부에 형성되고 상기 반응 챔버로 상기 운반 가스에 혼합된 상기 기상 전구체를 출력하는 전구체 아웃렛(outlet)을 포함하는 전구체 공급 챔버를 포함할 수 있다.According to an aspect of the present invention, there is provided a thin film forming apparatus comprising: a reaction chamber defining a space for forming a thin film on one surface of a workpiece; Support means for placing the object to be processed in the reaction chamber; And a precursor supply device coupled to the reaction chamber for spraying a gaseous precursor on one surface of the object, the precursor supply device comprising: a raw material storage unit for storing a liquid raw material; A droplet supply unit coupled to the raw material storage unit and configured to discharge the liquid raw material in the form of droplets; And a chamber wall defining a vaporization space; A droplet inlet formed on the first side of the chamber wall, through which droplets pass from the droplet supply to the vaporization space; A heating unit coupled to the vaporization space to vaporize the droplets in the vaporization space to form a gaseous precursor in the vaporization space; A carrier gas inlet formed on the second side of the chamber wall for introducing carrier gas into the vaporization space; And a precursor supply chamber formed on the third side of the chamber wall and including a precursor outlet for outputting the gaseous precursor mixed with the carrier gas to the reaction chamber.
일 실시예에서, 상기 지지 수단은 상기 피처리체를 회전시키기 위해 전자석 또는 영구 자석에 의한 비접촉식 구조, 그리고 접촉식 구조를 이용하는 기계적 전동기 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수 있다. 또한, 상기 박막 형성 장치는 스프레이 열 분해법에 의해 상기 박막을 형성할 수 있다.In one embodiment, the support means may comprise any one or a combination of a non-contact structure by an electromagnet or a permanent magnet, and a mechanical electric motor using a contact structure to rotate the workpiece. In addition, the thin film forming apparatus may form the thin film by spray pyrolysis.
본 발명의 실시예에 따르면, 온도, 속도 및 크기 제어가 가능한 액적 형태로 액상 원료를 토출하고, 토출된 액적으로부터 기상 전구체를 형성함으로써, 박막 형성을 위한 상기 액상 원료의 낭비를 최소화하면서 다양한 면적 및 형상을 갖는 피처리체 상에 균일한 특성의 박막을 용이하게 형성할 수 있는 기상 전구체 공급 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, by discharging the liquid raw material in the form of droplets capable of temperature, speed and size control, and forming a vapor phase precursor from the discharged droplets, various areas and A vapor phase precursor supply device capable of easily forming a thin film of uniform properties on a workpiece having a shape can be provided.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 전술한 전구체 공급 장치를 이용하여 균일한 특성의 박막을 용이하게 형성할 수 있는 박막 형성 장치가 제공된다.Further, according to an embodiment of the present invention, there is provided a thin film forming apparatus that can easily form a thin film of uniform characteristics using the precursor supply apparatus described above.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전구체 기화부를 도시한다.1A shows a precursor vaporization portion in accordance with one embodiment of the present invention.
도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전구체 공급 장치를 도시한다.1B shows a precursor supply apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 2a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전구체 아웃렛의 다른 실시예이다.2A is another embodiment of a precursor outlet in accordance with one embodiment of the present invention.
도 2b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전구체 아웃렛의 다른 실시예이다.2B is another embodiment of a precursor outlet in accordance with one embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 장치를 도시한다.3 illustrates a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 장치의 사시도이다.4A is a perspective view of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
도 4b는 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 장치의 측면도이다.4B is a side view of a thin film forming apparatus according to an embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.The embodiments of the present invention are provided to more fully explain the present invention to those skilled in the art, and the following examples can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is It is not limited to an Example. Rather, these embodiments are provided so that this disclosure will be thorough and complete, and will fully convey the inventive concept to those skilled in the art.
또한, 이하의 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이며, 도면상에서 동일 부호는 동일한 요소를 지칭한다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 용어 "및/또는" 는 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.In addition, in the following drawings, the thickness or size of each layer is exaggerated for convenience and clarity of description, the same reference numerals in the drawings refer to the same elements. As used herein, the term “and / or” includes any and all combinations of one or more of the listed items.
본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이, 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 경우 "포함한다(comprise)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급한 형상들, 숫자, 단계, 동작, 부재, 요소 및/또는 이들 그룹의 존재를 특정하는 것이며, 하나 이상의 다른 형상, 숫자, 동작, 부재, 요소 및/또는 그룹들의 존재 또는 부가를 배제하는 것이 아니다.The terminology used herein is for the purpose of describing particular embodiments only and is not intended to be limiting of the invention. As used herein, the singular forms "a", "an" and "the" may include the plural forms as well, unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, "comprise" and / or "comprising" specifies the presence of the mentioned shapes, numbers, steps, actions, members, elements and / or groups of these. It is not intended to exclude the presence or the addition of one or more other shapes, numbers, acts, members, elements and / or groups.
본 명세서에서 제 1, 제 2 등의 용어가 다양한 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들을 설명하기 위하여 사용되지만, 이들 부재, 부품, 영역, 층들 및/또는 부분들은 이들 용어에 의해 한정되어서는 안됨은 자명하다. 이들 용어는 하나의 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 다른 영역, 층 또는 부분과 구별하기 위하여만 사용된다. 따라서, 이하 상술할 제 1 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분은 본 발명의 가르침으로부터 벗어나지 않고서도 제 2 부재, 부품, 영역, 층 또는 부분을 지칭할 수 있다.Although the terms first, second, etc. are used herein to describe various members, parts, regions, layers, and / or parts, these members, parts, regions, layers, and / or parts are defined by these terms. It is obvious that not. These terms are only used to distinguish one member, part, region, layer or portion from another region, layer or portion. Thus, the first member, part, region, layer or portion, which will be discussed below, may refer to the second member, component, region, layer or portion without departing from the teachings of the present invention.
본 발명의 실시예에 따른 박막 형성 장치, 더욱 상세하게는 투명 도전막의 형성 장치는, 스프레이 열 분해법(spray pyrolysis deposition; SPD)에 기초할 수 있다. 상기 스프레이 열 분해법은 무화기와 같은 분무 수단을 사용하여 생성된 원료 화합물을 포함하는 액적이 분무되어, 상기 액적이 액적 전달 유로를 통하여 전달되는 동안 상기 액적에 함유된 용매의 증발, 고온 반응, 열 분해, 운반 기체와 전구체 사이의 반응(예를 들면, 산화 또는 환원 반응), 클러스터의 형성 및 기체 분자의 형성 중 적어도 어느 하나 또는 2 이상의 단계들을 수반하면서(본 명세서에서는, 이러한 중간 생성물들을 통칭하여 기상 전구체라 칭한다), 상기 액적 전달 유로를 통해 토출되는 기상 전구체에 의해 미리 성막 온도까지 가열되어 있는 피처리체 상에 박막이 형성되는 증착 기구이다. 상기 증착 기구를 통하여 결정질(예를 들면, 다결정체) 박막, 나노 로드, 나노 와이어 또는 비정질막 성장을 달성할 수 있다.The thin film forming apparatus according to the embodiment of the present invention, more specifically, the transparent conductive film forming apparatus may be based on spray pyrolysis deposition (SPD). The spray pyrolysis method involves spraying droplets containing a raw compound produced using a spraying means such as an atomizer, such that evaporation, high temperature reaction, pyrolysis of the solvent contained in the droplets while the droplets are transferred through the droplet delivery flow path. , Gas phase, collectively referred to herein, involving at least one or two or more steps of the reaction between the carrier gas and the precursor (eg, oxidation or reduction), the formation of clusters, and the formation of gas molecules And a thin film is formed on a workpiece to be heated to a film formation temperature in advance by a vapor phase precursor discharged through the droplet transfer flow path. Through the deposition apparatus, crystalline (eg, polycrystalline) thin films, nanorods, nanowires, or amorphous film growth may be achieved.
하기의 실시예들은 유리창과 같이 다양한 면적 및 형상을 갖는 피처리체 상에 균일한 특성의 박막을 경제적이고, 용이하게 형성할 수 있도록 상기 SPD 법(또는, SPD 증착이라 함)에 기초하여, 박막 형성하기 위한 전구체 공급 장치, 및 이를 이용한 박막 형성 장치일 수 있다.The following embodiments are based on the SPD method (or SPD deposition) to economically and easily form a thin film having uniform properties on a workpiece having various areas and shapes, such as a glass window. It may be a precursor supply device, and a thin film forming apparatus using the same.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 전구체 기화부(100)를 도시한다. 도 1b는 본 발명의 일 실시예에 따른 전구체 공급 장치(1000)를 도시 한다.1A shows a
도 1a를 참조하면, 전구체 기화부(또는, 전구체 챔버 월; 100)는 기화 공간을 한정하는 챔버 월(120); 액적 공급부(110)로부터 상기 기화 공간으로 액적들(DR)을 통과시키는 액적 인렛(inlet, DI); 상기 기화 공간 내에서 액적들(DR)을 기화시켜 기상 전구체(VD)를 형성하는 가열부(HP); 및 상기 기화 공간 내부로 운반 가스를 인입하기 위한 운반 가스 인렛(GI); 및 박막이 형성되는 반응 챔버로 상기 운반 가스에 혼합된 상기 기상 전구체를 출력하는 전구체 아웃렛(400)을 포함한다.Referring to FIG. 1A, the precursor vaporization unit (or precursor chamber wall 100) includes a
기화부(100)의 챔버 월(120)은 외부와의 단열, 밀폐, 격리 및/또는 가스의 이동을 위한 적합한 구조를 갖는다. 다른 실시예에서, 챔버 월(120)은 후드일 수도 있다. 상기 후드는 기상 전구체 생성시에 상기 기화 공간 내부로부터 외부로 열이 유출되는 것과 기상 전구체가 외부로 누출되어 낭비되는 것을 방지하면서, 상기 기화 공간에 기압 조건을 유지시킨다. 챔버 월(120)은 알루미늄, 스테인리스, 구리 또는 내화 금속과 재료로 제작되거나 코팅된 금속 재료로 제작되거나 코팅된 금속 재료로 제조될 수 있다.The
챔버 월(120)의 구조는 기상 전구체를 생성하기 위하여 적합한 구조 예를 들어, 원형 구조나 사각형 구조 그리고 이외에도 어떠한 형태의 구조를 가질 수 있다. 가열부(HP)는, 액적(DR)이 건조되고 열분해되어 기상 전구체를 형성하기 위해 챔버 월(120)의 둘레에는 유도 가열 코일, 저항선, 또는 할로겐 램프와 같은 적합한 가열 수단(heater)이 제공될 수 있다.The structure of the
액적 공급부(110)의 일단은 원료 저장부(도 2의 200 참조)에 연결되고, 타단부는 챔버 월(120)의 액적 인렛(DI)에 연결되어 챔버 월(120) 내부로 액적들(DR)을 제공한다. 액적들(DR)의 생성은 액상 원료들의 표면 장력을 이용하여 후술하는 유량 제어 수단에 의하여 상기 원료 저장부로부터 공급되는 액상 원료의 유량을 감소시키거나 단속적으로 하여 튜브 형태의 액적 공급부의 단부 또는 액적 인렛의 단부에 자연스럽게 액상 원료가 액적 형태로 맺히게 하는 방법으로 이루어질 수 있다. 다른 실시예에서, 액적들(DR)의 생성은 액적 공급부(110) 또는 액적 인렛(DI)에 피에조 소자 또는 액상 원료가 이온성인 경우 전기장의 형성할 수 있는 전극을 통해 강제로 액적 형태로 액상 원료를 토출시키는 방법으로 이루어질 수 있다.One end of the
액적 공급부(110) 내의 액적들(DR)은 중력의 영향을 받아 액적 인렛(DI)까지 전달될 수 있다. 이를 위해, 액적 공급부(110)는 전구체 기화부(100)의 액적 인렛(DI)의 상부측 상에 배치되어, 액적들(DR)이 기화 공간으로 수직 낙하될 수 있다. 액적 공급부(110)는 액적(DR)의 이동 속도 및 크기를 제어하기 위해, 튜브 형태를 가질 수 있으며, 이에 유량 제어 밸브, 방향 제어 밸브, 피스톤, 및 클램프 중 어느 하나 또는 2 이상의 조합을 포함하는 액적 유량 제어 수단이 결합될 수 있다. 일부 실시예에서, 튜브 형태의 액적 공급부(110)는 복수 개일 수 있으며, 각각의 액적 공급부(110)에는 서로 다른 종류의 원료가 공급되어 전구체 기화부(100)로 복수의 원료들을 전달할 수 있다.The droplets DR in the
액적 공급부(110)의 외는 벽 또는 내부에는 그 내부를 가열하거나 일정한 온도를 유지하여 액적들이 응축되어 파티클과 같은 오염원이 되는 것을 방지하기 위하여 온도 제어 수단을 포함할 수 있다. 상기 온도 제어 수단은 예를 들면, 유도 가열 코일, 저항선, 또는 할로겐 램프를 포함할 수 있다.The outside of the
액적 공급부(110)는 외부에서 가열이 가능하도록 적합한 내열성을 갖는 스테인레스 스틸과 같은 금속 도관 또는 석영 도관으로 형성될 수 있다. 또는, 액적 공급부(110)는 내열성 및 내화학성을 갖는 고분자 수지계 재료로 형성될 수도 있다. 일부 실시예에서, 액적(DR)이 액적 공급부(110)내에서 이동성을 확보하고, 부산물이 침전되는 것을 방지하기 위해 액적 공급부(110)의 내부 표면에 내화학성 및 내부식성을 향상시키기 위해 테프론 재질의 코팅이나 흡착 방지를 위한 발수 코팅이 이루어질 수도 있다.
액적 공급부(110)가 복수 개인 경우, 액적 인렛(DI)도 복수 개일 수 있다. 액적 인렛(DI)은 챔버 월(120)의 제 1 측부, 예를 들면, 상부측에 형성된 홀(hole) 또는 상기 홀(hole)일 수 있다. 이 경우, 상기 홀을 통하여 액적 공급부(110)가 상기 기화 공간 내부로 연장되어 돌출될 수 있다.When there are a plurality of
다른 실시예에서, 액적 인렛(DI)은 챔버 월(120)에 결합되어 기화 공간 내부로 돌출된 액적로(pipe) 또는 노즐 형태일 수 있다. 이 경우, 튜브 형태의 액적 공급부(110)는 액적 인렛(DI)에 결합되어 액적들 또는 액상 원료의 원활한 흐름을 확보할 수 있다.In another embodiment, the droplet inlet DI may be in the form of a pipe or nozzle coupled to the
액적 인렛(DI)은 액적 공급부(110) 측의 일 단부와 기화 공간측의 타단부의 개구의 내경 크기가 동일하거나, 액적 공급부(110) 측의 단부로부터 기화 공간측의 단부쪽으로 갈수록 내경이 좁아지거나 커질 수 있다. 일 실시예에서, 상기 내경의 크기를 조절하여, 액적(DR)의 크기 및 유량을 조절할 수 있다. 이를 위해 액적 인렛의 내경은 예를 들면, 0.1 mm 내지 2 cm의 범위 내일 수 있다.The droplet inlet DI has the same inner diameter size of one end of the
액적 인렛(DI)은 액적(DR)의 크기를 제어하기 위해 액적로의 내경의 크기를 조절하기 위한 적합한 크기 조절 수단을 가질 수 있다. 예를 들면, 액적 인렛(DI)은 액적로를 정의하는 복수의 격벽들이 위치 가변하여 서로 중첩되면서 내경의 크기가 변하는 자바라 구조를 가질 수 있다. 또는, 액적 인렛(DI)이 신축성을 갖는 고분자 수지계 재료로 형성된 경우 외력을 인가하여 그 형상을 변형시켜 내경의 크기를 제어할 수도 있다. 그러나, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 다른 실시예에서, 액적 인렛(DI)은 튜브 또는 노즐 형태를 가질 수 있으며, 이 경우, 상기 액적 인렛에 피에조 소자가 결합되어, 전기적 신호의 크기 조절에 의해 액적 인렛으로부터 토출되는 액적들의 크기를 조절시킬 수도 있다.The droplet inlet DI may have suitable sizing means for adjusting the size of the inner diameter of the droplet path to control the size of the droplet DR. For example, the droplet inlet DI may have a bellows structure in which a plurality of partition walls defining the droplet path are positioned to overlap each other and change in size of the inner diameter. Alternatively, when the droplet inlet DI is formed of an elastic polymer resin material, the shape of the inner diameter may be controlled by applying an external force to deform the shape. However, this is merely illustrative and the present invention is not limited thereto. In another embodiment, the droplet inlet DI may have a tube or nozzle shape, in which case a piezo element is coupled to the droplet inlet to adjust the size of the droplets discharged from the droplet inlet by controlling the size of the electrical signal. You can also
또 다른 실시예에서, 액적 인렛(DI)에는 액적들(DR)의 이동을 제어하기 위한 전기장 또는 자기장을 인가하기 위한 전극을 더 포함할 수 있다. 상기 전극은 액적 인렛(DI)에 부착된 코일 전극, 박막 전극 또는 액적 인렛(DI)에 이격되어 형성된 플레이트 전극을 포함할 수 있지만, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.In another embodiment, the droplet inlet DI may further include an electrode for applying an electric or magnetic field for controlling the movement of the droplets DR. The electrode may include a coil electrode attached to the droplet inlet DI, a thin film electrode, or a plate electrode spaced apart from the droplet inlet DI, but this is merely an example and the present invention is not limited thereto.
전술한 실시예들은 액적 인렛(DI)이 액적 공급부(110)와 별개의 구성을 갖는경우에 관하여 설명하고 있지만, 액적 공급부(110)와 액적 인렛(DI)은 일체화된 단일 구성을 가질 수도 있다. 또한, 액적 인렛(DI)이 챔버 월(120)의 일 측부, 예를 들면 상부측에 형성된 홀이고, 튜브 형태의 액적 공급부(110)가 상기 홀을 경과하여 기화 공간의 내부로 연장된 경우에, 액적 공급부(110)가 액적로 형태를 가질 수 있으며, 이 경우 액적 인렛(DI)이 갖는 특징들, 예를 들면, 액적들의 크기 또는 유량을 제어하기 위하여 복수의 도관들이 서로 일부 중첩하여 체결되고 길이 방향으로 연장된 구성, 및/또는 피에조 소자나 전기장의 형성을 위한 전극을 포함할 수도 있다. 또한, 상기 액적 인렛(DI) 및 액적 공급부(110)는 금속, 석영 또는 내화학성 및 내열성을 갖는 고분자 수지계 재료로 형성될 수 있으며, 이들 재료들은 예시적일 뿐, 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다.Although the above-described embodiments have described a case in which the droplet inlet DI has a separate configuration from the
가열부(HP)는 액적 인렛(DI) 또는 액적 공급부(110)로부터 토출되어 기화 공간 내부로 공급된 액적들(DR)을 가열하여 기화 공간 내에서 기상 전구체(VD)를 형성할 수 있다. 가열부(HP)는 복사 또는 대류를 통하여 상기 기화 공간 내부를 가열하여 액적들(DR)을 기화시킬 수 있는 여하의 열에너지 소스일 수 있다. 예를 들면, 가열부(HP)는 원적외선 가열장치, 적외선 가열 장치, 마이크로파 가열 장치, 유도 가열 장치, 유전 가열 장치 및 저항 가열 장치 중 어느 하나 또는 2 이상의 조합일 수 있다. 가열부(HP)는 챔버 월(120)의 외측에 결합되거나, 챔버 월(120)의 내측에 제공되어 기화 공간과 접촉할 수도 있다. The heating unit HP may heat the droplets DR discharged from the droplet inlet DI or the
또한, 가열부(HP)는 플레이트 형태, 용기 형태, 액적이 통과될 수 있는 관통 홀을 갖는 튜브 형태, 코일 형태, 로드(rod) 형태, 플러린 및 그물 형태 중 어느 하나 또는 이의 조합으로 이루어진 형태를 가질 수 있다. 일 실시예에서, 가열부(HP)가 튜브 형태 또는 플러린 형태일 경우, 액적(DR)은 가열부(HP) 통과하면서 기상 전구체(VD)로 형성될 수 있다.In addition, the heating unit HP is formed of any one or a combination of a plate form, a container form, a tube form having a through hole through which droplets can pass, a coil form, a rod form, a fullerine and a net form. It can have In one embodiment, when the heating portion HP is in the form of a tube or a fullerene, the droplet DR may be formed into the gaseous precursor VD while passing through the heating portion HP.
도 1a에서 예시된 가열부(HP)는 기화 공간의 저면에 배치된 플레이트 형태의 코일을 이용한 유도 가열 또는 저항 가열 장치를 예시한다. 이 경우, 가열부(HP)로부터 발생된 열은 복사 방식으로 액적들(DR)에 공급되거나, 기화 공간 내부의 운반 가스에 의한 대류 방식으로 액적들(DR)에 공급될 수 있다. 이 경우, 액적들(DR)은 액적 인렛(DI) 또는 액적 공급부(110)로부터 배출되는 동시에 또는 낙하 중에 가열부(HP)와 비접촉 상태로 기화될 수 있다. 다른 실시예에서, 액적들(DR)은 낙하하여 가열부(HP)에 접촉하여 가열부(HP) 상에서 기화될 수 있지만, 이는 예시적일 뿐 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 가열부(HP)는 챔버 월(120)의 제 1 면 상에 부착되거나, 도 1b에 도시된 바와 같이 챔버 월(120) 외부에 장착될 수 있다.The heating unit HP illustrated in FIG. 1A illustrates an induction heating or resistance heating apparatus using a coil in the form of a plate disposed on the bottom of the vaporization space. In this case, heat generated from the heating part HP may be supplied to the droplets DR in a radiation manner, or may be supplied to the droplets DR in a convection manner by a carrier gas in the vaporization space. In this case, the droplets DR may be discharged from the droplet inlet DI or the
기화 공간 내에서 형성된 기상 전구체(VD)는 화살표(CG1)로 도시된 바와 같이 운반 가스 인렛(GI)으로부터 인입되는 운반 가스와 혼합되어, 화살표(CG2)로 나타낸 방향으로 전구체 아웃렛(400)을 통해 반응 챔버(500)로 전달될 수 있다. 운반 가스 인렛(GI), 액적 인렛(DI), 가열부(HP) 및 전구체 아웃렛(400)은 서로 대향되거나, 적어도 일부가 겹치도록 배치될 수 있다. 바람직하게는 가스 인렛(GI)과 전구체 아웃렛(400)이 서로 대향되어 배치되고, 액적 인렛(DI)과 가열부(HP)가 서로 대향되어 배치될 수 있다.The vapor phase precursor VD formed in the vaporization space is mixed with the carrier gas drawn from the carrier gas inlet GI as shown by arrow CG1 and through the
전술한 실시예에 따르면, 기상 전구체가 미스트 형태가 아닌 액적들(DR) 형태로 기화 공간 내로 공급되고, 액적들(DR)의 온도, 크기 및/또는 이동 속도를 제어함으로써, 기상 전구체의 생성시 불필요한 원료의 소비를 방지할 수 있다. 또한, 증착되는 박막의 증착 속도 및 반응 조건에 따라서 액적들(DR)의 공급속도 및 공급양을 정확하게 조절함으로써, 균일한 특성을 갖는 박막이 제공될 수 있다.According to the above-described embodiment, the gaseous precursor is supplied into the vaporization space in the form of droplets DR, not in the form of mist, and by controlling the temperature, the size and / or the moving speed of the droplets DR, in the generation of the gaseous precursor Unnecessary consumption of raw materials can be prevented. In addition, by precisely adjusting the supply rate and the supply amount of the droplets DR according to the deposition rate and the reaction conditions of the deposited thin film, a thin film having uniform characteristics may be provided.
도 1b를 참조하면, 전구체 공급 장치(1000)는 전술한 전구체 기화부(100); 액적 공급부(110)로 액상 원료를 공급하기 위해, 액상 원료를 저장하는 원료 저장부(200); 상기 운반 가스를 공급하는 운반 가스 저장부(300); 상기 운반 가스가 통과하는 운반 가스 공급부(310); 및 상기 운반 가스에 함유된 기상 전구체를 반응 챔버(500)로 전달하기 위한 전구체 아웃렛(400)을 포함한다. 전구체 아웃렛(400)의 개구는 반응 챔버쪽으로 점차 확장된 단면을 갖는 형태를 가질 수 있다. 그러나, 이는 예시적이며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 이에 관하여는 도 2a 내지 도 2b를 참조하여 상술하도록 한다.Referring to FIG. 1B, the
운반 가스 저장부(300)는 운반 가스의 공급 유량을 제어하는 유량 제어기(mass flow controller; MFC)와 적합한 밸브 시스템을 가질 수 있다. 운반 가스 저장부(300)로부터 운반 가스 공급부(310)을 경유하여 공급되는 운반 가스는 전구체 기화부(100)에서 기상 전구체와 혼합되어 반응 챔버(500)로 전달된다. 상기 운반 가스도 기화 공간 내에서 가열됨으로써, 기상 전구체(VD)의 유로, 예를 들면, 전구체 아웃렛(400)의 내벽에 기상 전구체(VD)가 흡착되어 분진이나 오염원이 되는 것을 방지한다.The
상기 운반 가스는 산소, 오존, 수소 또는 암모니아와 같은 반응성 가스이거나 헬륨 또는 아르곤과 같은 비활성 가스 또는 이의 혼합 가스일 수 있으며, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 상기 운반 가스는 공기일 수도 있다.The carrier gas may be a reactive gas such as oxygen, ozone, hydrogen or ammonia or an inert gas such as helium or argon or a mixture thereof, but the present invention is not limited thereto. For example, the carrier gas may be air.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 다양한 실시예들에 따른 전구체 아웃렛(400a, 400b)의 사시도들이다.2A and 2B are perspective views of
도 2a를 참조하면, 전구체 아웃렛(400a)에서는, 기화 공간과 연결되는 일단부의 개구 면적과 반응 챔버에 결합되는 타단부의 개구 면적이 동일할 수 있다. 다른 실시예에서, 도 2b를 참조하면, 전구체 아웃렛(400b)은 복수 개의 기상 전구체 유로들의 어레이(array)를 가질 수 있으며, 외부와의 격리를 위해 별도의 하우징 내에 부설될 수 있다. 이에 관하여는, 본 출원인의 한국 특허 출원 제10-2014-0056815호를 참조할 수 있으며, 이의 개시 사항은 본 명세서에 참조에 의해 그 전체가 포함된다.Referring to FIG. 2A, in the
전술한 전구체 아웃렛들(400, 400a 및 400b)은 각각 외부에서 가열이 가능하도록 적합한 내열성을 갖는 스테인레스 스틸과 같은 금속 도관 또는 석영 도관으로 형성될 수 있다. 일부 실시예에서, 상기 전구체 아웃렛의 내부 표면에는 내화학성 및 내부식성을 향상시키기 위해 테프론 재질의 코팅이나 흡착 방지를 위한 발수 코팅이 이루어질 수도 있다.The
일 실시예서는, 상기 전구체 아웃렛에 가열 수단이 결합될 수 있으며, 이는, 상기 전구체 아웃렛의 외부에 저항선을 감싸 이루어지는 저항 가열이나 할로겐 램프와 같은 복사 가열을 통해 수행될 수 있다. 도 2b를 참조하여 설명한 것과 같이, 전구체 아웃렛(400b)이 복수의 기상 전구체 유로들의 어레이(array)일 경우, 상기 기상 전구체 유로들은 내부의 액적의 온도를 각 유로들마다 개별적으로 조절하기 위한 적합한 온도 제어 시스템을 가질 수 있다. 이 경우, 각 유로들의 외부에 저항선을 감싸고, 공급되는 전력의 양을 유로들마다 개별적으로 조절할 수 있는 저항 가열 방식이 유리할 수 있다. 그러나, 이러한 개별적 조절이 각 유로들의 온도를 동일하게 유지하도록 하는 것을 배제하는 것은 아니다.In one embodiment, a heating means may be coupled to the precursor outlet, which may be performed through resistance heating or radiation heating, such as a halogen lamp, which surrounds the resistance wire outside the precursor outlet. As described with reference to FIG. 2B, when the
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 박막 형성 장치(2000)를 도시하며, 도 4a 및 도 4b는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 박막 형성 장치(2000´)의 사시도 및 측면도이다. 도 3 내지 도 4b의 구성 부재들 중 도 1a 내지 도 2b의 참조 부호와 동일한 참조 부호를 갖는 구성 부재에 관하여는 전술한 개시 사항을 참고할 수 있다.3 illustrates a thin
도 3을 참조하면, 박막 형성 장치(2000)는 상기 SPD 법에 의해 피처리체(SP)의 일 표면 상에 박막을 형성한다. 피처리체(SP)는 유리, 세라믹, 반도체, 또는 금속과 같은 기판이며 이는 예시적이며 본 발명이 이에 제한되는 것은 아니다. 또한, 피처리체(SP)의 표면은 매끄럽거나 엠보싱과 같이 요철 패턴을 포함할 수 있다. 예를 들면, 피처리체(SP)는 로이(low-e) 유리의 일면이거나 면상 발열체를 형성하기 위한 발열 유리로서 통상적으로 대면적의 박막 제조가 요구되는 기판일 수 있다.Referring to FIG. 3, the thin
박막 형성 장치(2000)는 SPD 증착을 위한 반응 챔버(500); 박막 증착을 위한 기상 전구체(VD)를 생성하는 전구체 공급 장치(1000); 및 가스 배출부(530)을 포함한다. 반응 챔버(500)의 일 측면은 전구체 공급 장치(1000)의 전구체 아웃렛(400)과 결합되어 기상 전구체(VD)를 공급받는다. 상기 운반 가스와 혼합되어 있는 기상 전구체(VD)는 화살표 CG2의 방향으로 인입되어, 피처리체(SP) 상에 박막을 형성하고 화살표 CG3의 방향으로 배출될 수 있다. 운반 가스 배출부(530)는 전구체 아웃렛(400)과 대향 배치될 수 있다. 일 실시예에서, 운반 가스 배출부(530)에는 포집기가 결합될 수 있다. 상기 포집기는 반응 챔버(500) 내의 반응 공간 내에서 열적 및 유체역학적인 비평형 요인인 난류(vortice) 및 역류(backflow)와 같은 바람직하지 못한 흐름을 억제하고 층류 제어를 함으로써 그에 따라 사점(dead spot)을 방지시켜 대면적의 피처리체(SP)에 균일하고 파티클 형성의 위험이 없는 박막 형성을 달성할 수 있도록 한다.The thin
반응 챔버(500)의 반응 공간은 챔버 벽에 의해 한정되고, 상기 챔버 벽은 외부와의 단열, 밀폐 및/또는 격리를 위한 적합한 구조를 갖는다. 다른 실시예에서, 상기 챔버 벽은 후드일 수도 있다. 상기 후드는 성막시에 반응 공간 내부로부터 외부로 열이 유출되는 것과 상기 기상 전구체가 외부로 누출되어 낭비되는 것을 방지하면서 상기 반응 공간에 상압 조건을 유지시킨다.The reaction space of the
상기 챔버 벽 또는 상기 후드는 알루미늄, 스테인리스, 구리 또는 내화 금속과 재료로 제작되거나 코팅된 금속 재료로 제조될 수 있다. 예를 들면, 상기 금속 재료 표면에 양극 처리 또는 세라믹 코팅 처리된 재료가 사용될 수 있다. 또 다른 대안으로서, 상기 챔버 벽 또는 상기 후드는 전체적 또는 부분적으로 석영, 세라믹과 같은 전기적 절연 물질로 제작될 수도 있다.The chamber wall or the hood may be made of aluminum, stainless steel, copper or refractory metal and a material of or coated with a metal material. For example, an anodized or ceramic coated material may be used on the surface of the metal material. As another alternative, the chamber wall or the hood may be fabricated in whole or in part from an electrically insulating material such as quartz, ceramic.
반응 챔버(500)는, 기상 전구체(VD)가 건조되고 열분해 되는 반응 공간을 제공하기 위해, 그 둘레에는 유도 가열 코일, 저항선, 또는 할로겐 램프와 같은 적합한 가열 수단(heater)이 제공될 수 있다. 또한, 반응 챔버(500) 내에는 피처리체(SP)의 재치를 위한 지지 수단(PL)이 제공될 수 있으며, 지지 수단(PL)은 바람직하게는 피처리체(SP)의 온도 조절을 위한 저항 히터 또는 고온 유체에 의한 가열 및/또는 공냉식, 수냉식 또는 반도체 냉각식의 냉각 수단을 포함할 수 있다. 이를 위해 지지 수단(PL)은 양호한 열 전도도를 갖고 피처리체(SP)의 밴딩과 같은 변형을 막기 위해 비제한적 예로서 알루미늄, 그라파이트, 알루미나 또는 질화 알루미늄으로 제조될 수 있다.The
지지 수단(PL)은 리프트 핀, 정전척 및 진공척 중 어느 하나 또는 이들의 조합을 포함할 수도 있다. 또한 지지 수단(PL)은 피처리체(SP)의 높이를 조절하기 위한 장치를 포함할 수도 있다. 예를 들어, 상기 높이 조절 장치는 나사 형태를 포함할 수 있다.The support means PL may comprise any one or a combination of lift pins, electrostatic chucks and vacuum chucks. In addition, the support means PL may include a device for adjusting the height of the object SP. For example, the height adjustment device may comprise a screw form.
지지 수단(PL)은 피처리체(SP)에 대한 박막 형성 공정이 수행되는 동안 균일한 박막 형성을 위해 피처리체(SP)를 회전시키는 회전체(510)를 포함할 수 있다. 회전체(510)는 반응 챔버 외측에 부설된 전자석 또는 영구 자석으로부터 투과되는 자기장에 의해 회전할 수 있는 비접촉식 구조, 또는 접촉식 구조를 이용하는 기계적 전동기 중 어느 하나 또는 이들의 조합일 수 있다. 회전체(510)는 지지 수단(PL) 내부 또는 외부에 별도의 하우징을 갖고 부착될 수 있다.The support means PL may include a
반응 챔버(500)는 피처리체(SP)의 코팅 처리를 위하여 적합한 구조, 예를 들어, 원형 실린더 구조, 사각 실린더 구조 그리고 이외에도 어떠한 형태의 구조를 가질 수 있다. 도 4a 및 도 4b에 도시된 반응 챔버(500´)는 육각 실린더 구조의 반응 챔버이다. 또한, 반응 챔버(500´)는 피처리체의 증착 상황을 판단하기 위한 윈도우(520)를 포함할 수 있다.The
본 발명의 일 실시예에서, 박막 형성 장치(2000)를 이용하여, 피처리체(SP) 상에 발열창을 제조하기 위한 FTO 투명 도전막을 형성할 수 있다. 분무 열 분해법에 의해 상기 FTO 전구체 용액은 주석 전구체로서, SnCl45H2O, (C4H9)2Sn(CH3COO)2, (CH3)2SnCl2, 또는 (C4H9)3SnH 와 같은 화합물이 사용될 수 있으며, 다른 전구체가 사용될 수도 있다. 불소 전구체로서 NH4F, CF3Br, CF2Cl2, CH3CClF2, CF3COOH, 또는 CH3CHF2 와 같은 화합물이 사용될 수 있다. 이들 전구체를 소정 중량비 F/Sn 를 갖도록 증류수 또는 알코올에 혼합하여 혼합 용액을 제조한 후, 원료 저장부(200)에 장착하여 액적(DR)을 발생시킬 수 있다. 피처리체(SP)인 유리 기판의 온도는 400 ℃ 내지 600 ℃ 로 유지한 후 기상 전구체를 전구체 공급 장치(1000)를 통해 분사함으로써 그 상부에 상기 FTO 박막을 형성할 수 있다.In an embodiment of the present invention, the FTO transparent conductive film for manufacturing a heat generating window may be formed on the object to be processed using the thin
이상에서 설명한 본 발명이 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것은, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.The present invention described above is not limited to the above-described embodiments and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope not departing from the technical spirit of the present invention. It will be evident to those who have knowledge of.
본 발명의 실시예에 따르면, 박막 형성을 위한 상기 액상 원료의 낭비를 최소화하면서 다양한 면적 및 형상을 갖는 피처리체 상에 균일한 특성의 박막을 용이하게 형성할 수 있는 기상 전구체 공급 장치가 제공될 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a gaseous precursor supply device capable of easily forming a thin film of uniform characteristics on a workpiece having various areas and shapes while minimizing waste of the liquid raw material for forming a thin film may be provided. have.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 균일한 특성의 박막을 용이하게 형성할 수 있는 박막 형성 장치가 제공될 수 있다.In addition, according to an embodiment of the present invention, a thin film forming apparatus capable of easily forming a thin film of uniform characteristics may be provided.
Claims (20)
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020140109293A KR101694751B1 (en) | 2014-08-21 | 2014-08-21 | Apparatus for supplying precursors for forming thin film and film forming apparatus having the same |
| KR10-2014-0109293 | 2014-08-21 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| WO2016028012A1 true WO2016028012A1 (en) | 2016-02-25 |
Family
ID=55350916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PCT/KR2015/008115 Ceased WO2016028012A1 (en) | 2014-08-21 | 2015-08-04 | Precursor supplying device for forming thin film and thin film forming device comprising same |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR101694751B1 (en) |
| WO (1) | WO2016028012A1 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116732494A (en) * | 2023-07-20 | 2023-09-12 | 重庆理工大学 | Vertical atomizing auxiliary CVD film preparation device |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR102111835B1 (en) * | 2017-11-20 | 2020-05-15 | 한국과학기술원 | Initiated chemical vapor deposition system having subchamber and the method thereof |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2820957B2 (en) * | 1989-05-30 | 1998-11-05 | 富士通株式会社 | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
| JP2005028280A (en) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | Droplet discharge device, electro-optical device, method of manufacturing electro-optical device, and electronic apparatus |
| JP2011152486A (en) * | 2010-01-25 | 2011-08-11 | Seiko Epson Corp | Method for cleaning apparatus for discharging liquid droplet, and apparatus for discharging liquid droplet |
| KR20120039665A (en) * | 2009-07-27 | 2012-04-25 | 유니버시티 오브 더럼 | Production of graphene from metal alkoxide |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005211767A (en) * | 2004-01-28 | 2005-08-11 | Seiko Epson Corp | Slit coat type coater and slit coat type application method |
-
2014
- 2014-08-21 KR KR1020140109293A patent/KR101694751B1/en active Active
-
2015
- 2015-08-04 WO PCT/KR2015/008115 patent/WO2016028012A1/en not_active Ceased
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2820957B2 (en) * | 1989-05-30 | 1998-11-05 | 富士通株式会社 | Semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor device manufacturing method |
| JP2005028280A (en) * | 2003-07-11 | 2005-02-03 | Seiko Epson Corp | Droplet discharge device, electro-optical device, method of manufacturing electro-optical device, and electronic apparatus |
| KR20120039665A (en) * | 2009-07-27 | 2012-04-25 | 유니버시티 오브 더럼 | Production of graphene from metal alkoxide |
| JP2011152486A (en) * | 2010-01-25 | 2011-08-11 | Seiko Epson Corp | Method for cleaning apparatus for discharging liquid droplet, and apparatus for discharging liquid droplet |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN116732494A (en) * | 2023-07-20 | 2023-09-12 | 重庆理工大学 | Vertical atomizing auxiliary CVD film preparation device |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR101694751B1 (en) | 2017-01-10 |
| KR20160023250A (en) | 2016-03-03 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106133183B (en) | Evaporation sources for organic materials | |
| CN1990902A (en) | Evaporation source and method for thin film evaporation using the same | |
| CN106995911A (en) | Evaporation source, depositing device and the method for evaporating organic materials | |
| WO2010126254A2 (en) | Source supplying unit, thin film depositing apparatus, and method for depositing thin film | |
| CN107002221B (en) | Material deposition arrangement and material distribution arrangement for vacuum deposition | |
| WO2016006741A1 (en) | Thin film deposition device having plurality of evaporation sources | |
| CN108463572A (en) | Evaporation source, apparatus and method for depositing organic material | |
| US20020185069A1 (en) | Apparatus and method for coating an areal substrate | |
| CN108966660B (en) | Material deposition arrangement, vacuum deposition system and method thereof | |
| KR102030683B1 (en) | Material Deposition Arrangements, Vacuum Deposition Systems, and Methods Thereof | |
| WO2014109542A1 (en) | Low temperature spray type graphene deposition apparatus | |
| WO2016028012A1 (en) | Precursor supplying device for forming thin film and thin film forming device comprising same | |
| WO2010110615A2 (en) | Source supplying unit, method for supplying source, and thin film depositing apparatus | |
| TW201943875A (en) | Evaporation source for deposition of evaporated material on a substrate, deposition apparatus, method for measuring a vapor pressure of evaporated material, and method for determining an evaporation rate of an evaporated material | |
| CN107208252A (en) | Material source arrangement and nozzles for vacuum deposition | |
| CN1922339A (en) | Vapor deposition source with minimized condensation effects | |
| WO2016076556A1 (en) | Linear evaporation deposition apparatus using induction heating | |
| KR100471358B1 (en) | Device for depositing electroluminescent layer | |
| TW202035741A (en) | Evaporation apparatus for evaporating a material and method for evaporating a material with an evaporation apparatus | |
| KR20160141328A (en) | Apparatus for generating droplet and film forming apparatus having the same | |
| WO2017047845A1 (en) | Nozzle unit for spray pyrolysis deposition, thin film forming apparatus comprising same, and method for forming fluorine-containing tin oxide thin film | |
| KR20160140282A (en) | Nozzle for spray pyrolysis deposion and device for forming a thin film having the same | |
| WO2012177064A2 (en) | Deposition apparatus | |
| WO2024054056A1 (en) | Gas spraying apparatus, substrate processing apparatus, and thin film deposition method | |
| WO2024010295A1 (en) | Gas spraying apparatus, substrate processing apparatus, and thin film deposition method |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 15833408 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 32PN | Ep: public notification in the ep bulletin as address of the adressee cannot be established |
Free format text: NOTING OF LOSS OF RIGHTS PURSUANT TO RULE 112(1) EPC ( EPO FORM 1205A DATED 12-05-2017 ) |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 15833408 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A1 |