KR100578941B1 - 유도 가열식 선형 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 박막 제작을 위한 증착장치에 사용되는 증발원에 관한 것으로서, 특히 유도 가열식 선형 증발원을 구성함에 있어서, 긴 통 형태로 감겨진 코일로 구성된 가열부(1)와, 상기 코일 내부로 삽입되며 길이 방향의 상측에 다수 개의 증발관(21)이 형성된 긴 통 모양으로 내부에 증발물질이 담겨지는 도가니(2)로 구성되며, 상기 도가니를 코일에 삽입한 후, 감겨진 코일의 틈 사이로 증발관이 통과하여 증발관의 끝부분이 코일 외부로 돌출되도록 도가니를 상측으로 밀어 고정시키고, 증발원을 기판의 하측에서 증발원의 길이방향과 수직인 방향으로 이동시키거나 기판을 증발원 상측에서 이동시키면서 박막을 증착시킴으로써, 외부로의 열 방출이 적고, 증발온도가 높은 물질에도 사용 가능하며, 대면적의 기판에 균일한 증착이 가능한 효과를 가진다.

증발원, 증착, 유도 가열

Description

유도 가열식 선형 증발원 {Linear type evaporator by using induction heating}

도 1은 본 발명의 유도 가열식 선형 증발원의 첫 번째 실시예를 나타내는 사시도

도 2는 본 발명의 첫 번째 실시예를 이용한 증착 공정을 나타내는 개략 사시도

도 3은 본 발명의 첫 번째 실시예에 냉각판을 추가한 모습을 나타내는 사시도

도 4는 본 발명의 유도 가열식 선형 증발원의 두 번째 실시예를 나타내는 단면도

도 5는 본 발명의 증발관에 가열판이 추가된 모습을 나타내는 사시도

도 6은 본 발명의 증발관의 크기 조절을 나타내는 사시도

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 가열부 2 : 도가니

21 : 증발관 4 : 내피

본 발명은 박막 제작을 위한 증착장치에 사용되는 증발원에 관한 것으로서, 특히 증발온도가 높은 물질에도 적용 가능하며 균일한 증착이 가능한 고주파 유도 가열방식을 적용한 선형 증발원에 관한 것이다.

일반적으로 반도체 소자나 평판 디스플레이 소자를 제작하기 위하여 여러가지 박막 제조 기술이 사용되는데, 그 중 하나가 진공 가열 증착 방법이다. 진공 가열 증착 방법이란 진공의 용기 내의 상측에 기판을 위치시키고, 상기 기판의 하측에 위치하며 내부에 증발 물질이 담겨있는 증발원을 가열하여, 증발된 물질이 기판에 증착되도록 하여 박막을 제작하는 방법을 말한다.

이러한 진공 가열 증착방법에서 일반적으로 사용되는 증발원은 원통형 도가니와 저항 가열식 가열부로 구성되는 점 증발원이다. 그런데 점 증발원의 경우 증발 물질의 사용 효율이 낮고 대면적의 박막 제작에 적용할 경우 증착 균일도가 현저히 떨어지는 단점이 있다. 또한 저항식 가열방법은 도가니 내부의 물질을 증발온도까지 가열하기 위해 가열부가 증발온도보다 훨씬 높은 온도까지 가열되어야 하는 단점이 있다. 따라서 금속과 같이 증발온도가 높은 물질을 증착할 경우 가열부는 3,000℃ 이상의 고온이 되므로 증발원 본체가 고온을 견딜 수 있는 특수한 재질로 구성하여야 하며, 가열부의 열이 증착 장치 전체와 기판을 가열하여 열팽창에 의한 기계적 결함이나 소자의 특성 저하 등 여러 가지 문제를 일으킬 수 있다.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로서, 대면적의 기판에 균일한 증착이 가능하며, 증발온도가 높은 물질에도 적용 가능하고, 외부로의 열 방출이 적은 유도 가열식 선형 증발원을 제공하고자 한다.

이러한 본 발명은 긴 통 형태로 감겨진 코일로 구성된 가열부와, 상기 코일 내부로 삽입되며 길이 방향의 상측에 다수 개의 증발관이 형성된 긴 통 모양으로 내부에 증발물질이 담겨지는 도가니로 구성되며, 상기 도가니를 코일에 삽입한 후, 감겨진 코일의 틈 사이로 증발관이 통과하여 증발관의 끝부분이 코일 외부로 돌출되도록 도가니를 상측으로 밀어 고정시키고, 증발원을 기판의 하측에서 증발원의 길이 방향과 수직인 방향으로 이동시키거나 기판을 증발원 상측에서 이동시키면서 박막을 증착시키는 유도 가열식 선형 증발원에 의해 달성된다.

본 발명의 실시예를 첨부 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1 내지 도2는 본 발명의 유도 가열식 선형 증발원의 첫 번째 실시예를 나타낸 도면으로서, 도 1은 선형 증발원의 조립 방법을 나타내는 사시도이고, 도 2는 선형 증발원을 이용하여 기판에 증착하는 모습을 나타내는 사시도이다.

본 발명의 유도 가열식 선형 증발원은 도 1에 도시된 바와 같이, 긴 통 형태로 감겨진 코일(11)로 구성된 가열부(1)와, 내부에 증발물질이 담겨지는 긴 통 모 양이고 길이 방향의 상측에 증발물질이 분출되는 다수 개의 증발관(21)이 형성되어 있는 도가니(2)로 구성된다. 도가니는 도 1에 나타낸 화살표 방향으로 상기 가열부에 삽입되는데, 이 때 삽입된 도가니의 증발관이 가열부의 감겨진 코일의 틈 사이로 통과하도록 도가니를 상측으로 밀어 올려, 증발관의 끝부분이 코일 외부로 돌출된 상태가 되도록 도시되지 않은 구조물을 이용하여 도가니를 고정시킨다.

본 발명의 선형 증발원은 유도 가열 방식을 이용하여 증발물질을 가열한다. 유도 가열 방법이란 감겨진 코일에 고주파 교류 전류를 흘려 코일 내부에 변화하는 자기장을 형성시킴으로써 코일 내부의 도체에 유도전류(맴돌이 전류)를 형성시켜 발열시키는 방법을 말하며, 본 발명의 유도 가열식 선형 증발원 또한 감겨진 코일에 고주파 교류 전류를 흘려 코일 내부의 도가니를 가열하고, 증발물질이 금속인 경우 증발물질을 직접 가열하게 된다. 유도 가열 방법으로 가열된 물질은 증발되어 코일 틈 사이에 형성된 증발관을 통해 분출되는데, 이 때 코일에 증발물질이 응축되지 않도록 도 2에 도시된 바와 같이 증발관의 끝부분이 코일 외부로 돌출되도록 형성한다.

그런데, 상기 증발관(21)은 끝부분이 코일의 외부로 돌출되기 때문에 도가니의 다른 부분보다 온도가 낮아질 수 있다. 증발관의 온도가 낮아질 경우, 증발관을 통해 분출되던 증발물질이 증발관 내부에 응축되어 증발관이 막히는 문제가 발생할 수 있기 때문에, 도 5에 도시된 바와 같이 증발관 주변에 금속판(22)을 추가로 설치하여 유도 가열에 의해 증발관이 가열되도록 하거나, 추가적인 가열장치(미도시)를 설치할 수 있다.

상기와 같은 유도 가열 방법은 저항 가열 방법과 다르게 가열부가 뜨거워질 필요가 없기 때문에, 일반적으로 코일 내부에 냉각수를 흐르게 하는 방법을 이용하여 코일은 낮은 온도상태를 유지하도록 한다. 따라서 저항 가열 방법에서와 같이 증발원 외부의 온도가 높아져서 증발원 본체가 변형되거나, 기판 및 박막에 손상을 입히는 문제가 발생할 가능성이 적어지게 되어, 금속과 같은 증발온도가 높은 증발물질에도 적용이 가능하다. 또한 도 3에 도시된 바와 같이 증발원 외부를 감싸며 내부에 냉각수가 순환하는 냉각판(3)을 추가로 설치할 경우, 증발원 외부로의 열 방출을 더욱 효과적으로 차단할 수 있다.

상기 도가니의 재질은 금속 등과 같은 전도성 재질이나, 세라믹이나 쿼츠 등과 같은 비전도성 재질을 모두 사용할 수 있는데, 도가니를 가열하여 내부의 증발물질을 간접적으로 가열하기 위해서는 전도성 재질을 사용하고, Al과 같은 금속 증발물질을 직접 가열하기 위해서는 비전도성 재질을 사용하는 것이 좋다. 또한, Al과 같이 침투성이 강한 금속에 적용할 경우, 한번 사용한 도가니를 다시 사용하기 힘들기 때문에 1회, 혹은 2~3회 사용 후 교체하는 방식으로 사용하는 것도 가능하다.

본 발명의 유도 가열식 선형 증발원은 도 2에 도시된 바와 같이, 선형 증발원 상측에 기판을 위치시키고 기판을 선형 증발원의 길이 방향과 수직인 방향으로 이송시키면서 증발 물질을 분출하여 기판에 박막을 제작하게 된다. 이와는 반대로, 기판을 고정시키고 선형 증발원을 이송하면서 박막을 제작하는 것도 가능하다.(미도시) 상기와 같이 기판 혹은 선형 증발원을 이송하면서 증착할 경우 대면적의 기 판에도 균일한 증착이 가능할 수 있다. 또한 도 6에 도시된 바와 같이 증발원의 길이 방향 바깥쪽보다 중앙에 위치한 증발관의 크기와 개수를 줄이게 되면, 선형 증발원의 양쪽 끝부분에서 증착 두께가 낮아지는 현상을 방지하여 증발원 길이 방향으로도 균일한 증착이 가능하도록 할 수 있다.

도 4는 본 발명의 유도 가열식 선형 증발원의 두 번째 실시예를 나타내는 단면도이다. 본 발명의 선형 증발원은 도 4에 도시된 바와 같이, 긴 통 모양으로 감겨있는 가열부(1)와, 상측에 개구부가 형성되며 내부에 증발 물질(6)을 담는 내피(4)와, 긴 통 모양이며 길이 방향의 일 측면에 다수 개의 증발관(21)이 형성되어 있는 도가니(2)로 구성된다. 상기 내피는 증발물질이 쏟아지지 않도록 하는 역할을 하며 도가니 내부에 삽입된다. 상기 내피가 삽입된 도가니는 가열부에 삽입되는데, 상기 도가니를 길이 방향으로 삽입한 후, 증발관이 있는 측면으로 도가니를 밀어, 증발관이 가열부 코일의 틈 사이로 통과하여 증발관의 끝부분이 코일 외부로 돌출되는 위치에서 도가니를 별도의 구조물(미도시)을 이용하여 고정시킨다.

이상과 같이 구성되는 본 발명의 두 번째 실시예를 이용하여 기판에 박막을 제작하는 방법은 첫 번째 실시예와 유사하나, 기판이 증발원의 측면에 위치한다는 점만 다르다.

상기 실시예들은 본 발명의 기술적 사상을 설명하기 위한 일 예로써, 본 발 명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.

이상과 같은 본 발명은 증발원을 이용한 증착 공정에 있어서, 외부로의 열 방출이 적고, 증발 온도가 높은 물질에도 사용 가능하며, 대면적의 기판에 균일한 증착이 가능하도록 하는 효과가 있는 발명인 것이다.

Claims (5)

1. 긴 통 형태로 감겨진 코일로 구성된 가열부(1)와;

   상기 코일 내부로 삽입되며, 내부에 증발물질이 담겨지는 긴 통 모양이고, 길이 방향의 상측에 증발물질이 분출되는 다수 개의 증발관(21)이 형성되어 있는 도가니(2)로 구성되며;

   상기 도가니를 코일에 삽입하고, 감겨진 코일의 틈 사이로 증발관이 통과하여 증발관의 끝부분이 코일 외부로 돌출되도록 도가니를 상측으로 밀어 고정시킨 후, 증발원의 길이방향과 수직인 방향으로 증발원을 이동시키거나 기판을 이동시키면서, 고주파 가열방식으로 증발물질을 가열하여 증발원 상측에 위치한 기판으로 분출시켜 기판에 박막을 제작하는 것을 특징으로 하는 유도 가열식 선형 증발원
2. 긴 통 형태로 감겨진 코일로 구성된 가열부(1)와;

   상기 코일 내부로 삽입되며, 긴 통 모양이고, 길이 방향의 일 측면으로 증발물질이 분출되는 다수 개의 증발관(21)이 형성되어 있는 도가니(2)와;

   상기 도가니에 삽입되며, 내부에 증발물질이 담겨지는 긴 통 모양이고, 길이 방향의 상측에 개구부가 형성되어 있는 내피(4)로 구성되며;

   상기 내피가 삽입된 도가니를 코일에 삽입하고, 감겨진 코일의 틈 사이로 증발관이 통과하여 증발관의 끝부분이 코일 외부로 돌출되도록 도가니를 측면 방향으 로 밀어 고정시킨 후, 증발원 혹은 기판을 상하로 이동시키면서 고주파 가열방식으로 증발물질을 가열하여 증발원 측면에 위치한 기판으로 분출시켜 기판에 박막을 제작하는 것을 특징으로 하는 유도 가열식 선형 증발원
3. 상기 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 증발관은,

   가열부 외부로 돌출된 부분이 냉각되는 것을 방지하기 위하여 금속판(22), 혹은 보조 가열장치를 설치하는 것을 특징으로 하는 유도 가열식 선형 증발원
4. 상기 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 증발관은,

   길이 방향으로 균일한 증착이 가능하도록 길이 방향의 중앙에서 외각으로 갈수록 증발관의 크기가 증가하거나 증발관의 개수가 늘어나는 것을 특징으로 하는 유도 가열식 선형 증발원
5. 상기 제 1항 또는 제 2항에 있어서,

   증발원 외부로 열이 빠져나가는 것을 막기 위하여, 가열부 외부를 감싸는 냉각장치를 추가하는 것을 특징으로 하는 유도 가열식 선형 증발원

Images