일반기술

액적크기 제어 장치 및 방법

*원리 및 구성본 발명은 액적 크기 제어 장치 및 방법, 특히 액적 분산장치에 싸이클론이 결합된 액적 크기 제어 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따라 크기가 제어된 액적은 미립자 제조, 및 반도체 및 디스플레이 분야에 있어서의 박막 증착 및 에어로졸 에칭 등에 유용하게 이용될 수 있다.*배경각종 가공용 소재, 세라믹 소재 및 합금을 제조하기 위해서는 서브 미크론(submicron) 이하의 크기를 지닌 미세한 입자의 제조가 선행되어야 하는데, 이러한 미립자들은 주로 분무열분해법에 의해 제조된다. 분무열분해법에 따르면, 일단 액적 발생기로부터 액적을 발생시켜, 이를 고온에서 건조 및 열분해시켜 서브 미크론 크기의 균일한 미립자로 가공한다. 미립자의 크기는 각종 소재의 제조시 중요한 요소로서, 분무열분해법에서의 입자의 크기는 주로 용액의 농도화를 통하여 조절되는데, 보다 미세한 입자를 제조하기 위해서는 용액의 농도를 저하시켜야 한다. 그러나, 이러한 용액의 농도저하는 입자의 생산량을 감소시키게 된다는 문제점을 유발시키게 된다. 따라서, 미립자의 생산량을 감소시키지 않으면서도 보다 미세한 입자를 다량으로 제조하기 위해서는 액적을 수 미크론 크기로 유지시켜야 한다. 또한, 반도체 제조공정 등에서 적당한 용액을 액적 발생기를 사용하여 미세한 액적으로 분무시키고, 이를 기판 상에 증착시켜 박막을 형성하는 방법은 종래의 CVD(chemical vapor deposition)등의 화학증착법에 비하여 박막의 성장속도가 매우 크고, 다성분의 박막제조에 있어서 균일한 조성을 지닌 박막을 제조할 수 있다는 장점을 지니고 있으며, 이때 액적 발생기에 의해 발생된 액적을 이용하여 제조된 박막의 특성은 액적의 특성에 크게 의존하므로, 다량의 액적을 수 미크론 크기로 일정하게 유지시키는 것이 매우 중요하다.또한, 반도체 제조공정 등에서 에칭용액을 액적 발생기를 사용하여 미세한 액적으로 분무시키고 이를 저압 하에서 에칭 대상이 되는 기판 위에 충돌시켜 에칭을 이루는 에어로졸 에칭법(aerosol etching) 또한 종래의 건식법이나 에칭용액을 사용하여 화학적인 방법으로 에칭하는 습식법의 장점을 모두 구비한 에칭방법인데, 에어로졸 에칭법에서의 에칭효과는 액적발생기에 의해 발생된 액적의 크기 및 분포에 의존하기 때문에, 다량의 액적을 수 미크론 크기로 유지시켜야 한다.본 발명은 액적 발생기 및 그를 포함하는 미립자 제조장치에 있어서, 발생된 액적의 크기를 수 미크론 크기로 제어하는 공정을 개발하였다. 일반적으로 액적 발생기에서 발생하는 액적은 수에서 수십 미크론 크기의 분포를 갖는다. 따라서 이를 통해 제조된 미립자의 분포 또한 넓다. 그러므로 본 발명은 액적 발생기에서 발생된 액적의 크기를 수 미크론 크기 이하로 제어하는 기술을 분산판과 싸이클론 장치의 특징을 이용하여 독자적으로 개발함으로써 입도 분포가 좁은 미립자를 제조할 수 있는 기술을 개발하였다. 이를 확인하기 위해 디스플레이 및 반도체 EMC(Epoxy Molding Compound)용 충진제로 사용하기 위한 구형 실리카 분말을 TEOS(Tetraethoxy Orthosilicate)를 이용하여 분무열분해 공정으로 제조하였다. 1)일반적인 분무열분해 공정에서 제조되는 구형의 실리카 분말은 10㎛ 정도의 입도 분포를 보이는데 비해, 본 발명에 의해 제조된 분말은 4 ㎛이하의 입도 분포를 나타냄.2)균일한 미립자들은 디스플레이 및 반도체 분야에 있어서 페이스트 및 적층간에 매우 유용.