KR100645687B1 - 진공증착장치의 도가니 및 이를 채용한 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공증착장치의 도가니 및 이를 채용한 증발원에 관한 것으로, 본 발명에서는 증착물질을 수용하는 내부공간이 형성되며, 상기 증착물질을 분사하는 분사노즐이 연통되게 설치되는 도가니에 있어서, 상기 분사노즐을 도가니의 높이방향 중심보다 상측에 형성하고, 도가니 내부 밑면을 경사지게 형성하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 본 발명의 도가니는 용해된 재료가 상기 경사진 밑면의 후부로 흘러내려가 재료의 소진이 균일하게 작용하여 장시간 동안 균일한 소모가 가능하고, 성막 균일도를 얻을 수 있는 효과가 있다.

증발원, 증착장치, 도가니, 밑면, 경사, 사선

Description

진공증착장치의 도가니 및 이를 채용한 증발원{Crucible of Vapor Deposition Apparatus and Vapor deposition source having the same}

도 1은 종래의 증발원의 일예를 도시한 사시도,

도 2는 종래의 직육면체형 도가니의 일예를 도시한 사시도,

도 3은 종래의 도가니를 도시한 단면도,

도 4는 본 발명에 따른 도가니의 제1 실시예를 도시한 단면도,

도 5는 본 발명에 따른 도가니의 제2 실시예를 도시한 단면도.

< 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 >

220 : 도가니 221 : 밑면

240 : 분사노즐

본 발명은 진공증착장치의 도가니 및 이를 채용한 증발원에 관한 것으로, 보다 상세하게는 도가니에서 방출되는 증착물질의 소진이 불균일한 것을 방지하여 성막 속도 및 균일도를 향상시키고 장시간 동안 균일한 소모가 가능케하는 도가니에 대한 것이다.

기판에 박막을 형성하는 방법으로는 진공증착법(Evaporation)과, 이온 플레이팅법(Ion-plation) 및 스퍼터링법(Sputtering)과 같은 물리증착법(PVD)과 가스반응에 의한 화학기상증착법(CVD)등이 있다.

일반적으로 반도체 소자나 유기전계발광소자 혹은 기타 광학코팅 등 많은 분야에서 진공증착법을 사용하여 박막(thin film)을 형성하고 있는데, 진공증착법을 이용하는 증발원으로 간접가열방식(또는 유도가열방식)의 증발원이 널리 사용되고 있다.

상기 간접가열방식의 증발원은 도가니에 수용된 증착물질을 소정온도(예를 들면 Al의 경우 1200℃정도)로 가열하여 증착물질을 증발시키는 것으로, 보통 상기 도가니를 가열하기 위한 히터가 구비되고, 가열된 도가니에서 방출되는 증착물질이 기판으로 분사되도록 하는 노즐부를 구비한다.

그런데 간접가열방식의 경우 스퍼터링(Sputtering deposition)등의 경우에 비해 대면적의 증착이 어려운 단점이 있다. 따라서, 대면적 증착을 위하여 다수의 증발원을 선형으로 배치하거나, 선형의 증발원을 사용하기도 한다.

첨부한 도 1은 종래의 선형 증발원의 일예를 개략적으로 도시된 사시도이고, 도 2는 종래의 직육면체형 도가니를 도시한 사시도로서, 상기 증발원(100)은 대략 직육면체 형상의 하우징(110)과, 상기 하우징(110)의 내부에 설치되는 도가니(120)와, 이 도가니(120)를 가열시키기 위한 히터(도시안함)와, 이 히터를 감싸는 단열부와, 상기 도가니(120)와 연통되면서 증착물질을 외부로 분사시키기 위한 분사노 즐(140)이 구비된 노즐부를 포함한다.

상기 도가니(120)에서 증발된 증착물질을 분사하기 위한 분사노즐(140)의 선단에는 증착물질의 열을 차단하기 위한 제1열차단판(180)이 설치되며, 이 제1열차단판(180)의 상부 및 하부에 하우징(110)의 외주면으로는 증착물질의 퍼짐과 복사열의 확산을 방지하기 위한 제2열차단판(190)이 돌출되어 설치된다.

또한, 증발원(100)의 일측에는 상기 분사노즐(140)을 통해 분사된 증착물질의 증착 두께를 측정하는 두께측정기(142)가 설치된다.

상기 도가니(120)는 하우징(100)에 내장되면서 최적의 수용공간을 갖기 위한 대략 직육면체 형상으로 형성되고, 상기 분사노즐(140)은 기판내 성막 균일도를 확보하기 위해 임의의 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 종래의 도가니(120)는 도 3에서 보는 바와 같이, 증착물질이 수용되는 내부의 밑면(121)이 평행하게 형성되어 있다.

따라서, 종래의 도가니(120)의 경우, 밑면(121)이 평행하게 형성되어 있으므로 증착하고자 하는 물질이 용해되어 소진될 때 도가니(120)와 증착물질의 습윤성(wettability)의 차이에 따라서 재료의 소진이 불균일하게 발생되어 도가니(120)의 온도분포가 불균일하게 되고, 이에 따라 성막 속도 및 성막 균일도에 영향을 주게 되는 문제점이 있었다.

상기와 같은 문제점을 감안하여 안출된 본 발명은, 도가니에 연통되게 설치되는 분사노즐을 도가니의 높이방향으로 중심보다 상측에 형성하고, 도가니 내부 밑면을 경사지게 형성함으로써, 용해된 재료가 도가니 밑면의 후부로 흘러내려가 재료의 소진이 균일하게 작용하여 장시간 동안 균일한 소모가 가능한 도가니 및 이를 채용한 증발원을 제공함에 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위해 본 발명에서는 증착물질을 수용하는 내부공간이 형성되며, 상기 증착물질을 분사하는 분사노즐이 연통되게 설치되는 도가니에 있어서, 상기 도가니의 내부 밑면이 경사진 사선으로 형성되는 도가니가 제공된다.

상기 분사노즐은 도가니의 높이방향으로 중심보다 상측에 설치되는 것이 바람직하며, 상기 도가니의 내부 밑면이 가지는 경사각의 범위는 0°에서부터 상기 분사노즐의 입구를 연결한 선이 이루는 각도까지 형성될 수 있다.

또한, 상기와 같은 목적을 달성하기 위한 증발원은 하우징과, 상기 하우징에 내장되며 내부 밑면이 경사진 사선으로 형성되는 도가니와, 상기 하우징에 내장되면서 도가니를 가열하기 위해 주변에 설치된 가열부와, 상기 도가니에서 증발된 증착물질을 기판으로 분사되도록 설치되는 분사노즐을 포함하는 노즐부가 포함되어 이루어진다. 여기서, 상기 가열부와 하우징 사이에 열차단을 위해 배치된 단열부가 더 포함될 수 있다.

이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.

첨부한 도 4는 본 발명에 따른 도가니의 제1 실시예를 도시한 단면도이다.

본 발명에 따른 도가니(220)는 하우징에 내장되면서 최적의 수용공간을 갖기 위한 대략 직육면체 형상으로 형성되고, 상기 도가니(220)의 전면에는 도가니(220)와 연통되면서 증착물질을 외부로 분사시키기 위한 분사노즐(240)이 구비된다.

상기 분사노즐(240)은 기판내 성막 균일도를 확보하기 위해 임의의 간격으로 배치되는 것이 바람직하다.

이와 같은 도가니(220)는 증착물질을 수용하는 내부공간이 형성되는데, 본 발명에서는 도가니(220)의 내부 밑면(221)이 경사진 사선으로 형성되는 구성을 갖는다.

이 경우, 상기 도가니(220)의 내부 밑면(221)이 가지는 경사각(θ)의 범위를 특정할 수 있는데, 본 발명에서는 상기 밑면(221)이 가지는 경사각(θ)의 범위를 0°에서부터 상기 분사노즐(240)의 입구를 연결한 선이 이루는 각도까지 하는 것으로 한다.

상기 밑면(221)이 가지는 경사각(θ)의 범위가 0°이상인 경우, 증착하고자 하는 금속이 용해되면 용융상태의 재료가 자중에 의해 상기 경사진 밑면(221)의 후부로 흘러내려갈 수 있게 된다. 따라서, 재료의 소진이 균일하게 이루어지어 장시간 동안 균일한 소모가 가능한 것이다.

여기서, 상기 분사노즐(240)은 도가니(220)의 높이방향으로 중심(222)보다 상측에 설치되는 것이 바람직하다. 금속재료가 증발하는 경우 증기는 도가니(220) 의 전방 상측으로 확산되기 때문이다.

첨부한 도 5는 본 발명에 따른 도가니의 제2 실시예를 도시한 단면도로서, 상기 도가니(220)의 내부 밑면(221)이 상기 분사노즐(240)의 입구를 연결한 선이 이루는 각도까지 형성된 것을 보여준다.

이와 같이 밑면(221)이 일정각도로 경사진 사선으로 형성된 도가니(220)는 금속이 증발하는 온도까지 가열될 경우 용융상태의 금속재료가 자중에 의해 도가니(220) 내부의 후부로 몰리게 됨으로써, 재료의 소진이 균일하게 일어나도록 한다.

즉, 도가니(220)의 내부 밑면이 평평한 종래의 경우에는 도가니(220) 내의 물질이 용해되어 소진될 경우 도가니(220)와 물질의 습윤성(wettability)의 차이에 따라서 재료의 소진이 불균일하게 발생하지만, 본 발명의 도가니(220)는 상기 밑면(221)을 경사지게 형성하여 용융된 재료가 도가니(220) 내부의 후부로 몰리게 함으로써, 재료의 소진이 균일하게 일어나도록 할 수 있다.

따라서, 본 발명의 도가니(220)는 증착하고자 하는 재료의 균일한 소진으로 인해 성막 속도 및 성막 균일도를 향상시킬 수 있으며, 재료의 소진이 균일하게 작용하여 내부 밑면이 평평하게 제작된 종래의 도가니 보다 더 장시간 동안 균일한 소모가 가능하다.

이상을 통해 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 설명하였지만, 본 발명은 이에 한정되는 것이 아니고 특허청구범위와 발명의 상세한 설명 및 첨부한 도면의 범위 안에서 여러 가지로 변형하여 실시하는 것이 가능하고 이 또한 본 발명의 범위에 속하는 것은 당연하다.

이상에서 본 바와 같이, 본 발명의 도가니는 분사노즐을 도가니의 높이방향으로 중심보다 상측으로 하고 도가니 내부 밑면을 경사지게 형성함으로써, 재료의 소진이 균일하게 작용하여 장시간 동안 균일한 소모가 가능한 효과가 있다.

Claims (7)

1. 증착물질을 수용하는 내부공간이 형성되며, 상기 증착물질을 분사하는 분사노즐이 연통되게 설치되는 도가니에 있어서,

   상기 도가니의 내부 밑면이 경사진 사선으로 형성되는 것을 특징으로 하는 도가니.
2. 제1항에 있어서,

   상기 분사노즐은 도가니의 높이방향으로 중심보다 상측에 설치되는 것을 특징으로 하는 도가니.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,

   상기 도가니의 내부 밑면이 가지는 경사각의 범위는 0°에서부터 상기 분사노즐의 입구를 연결한 선이 이루는 각도까지 형성되는 것을 특징으로 하는 도가니.
4. 하우징;

   상기 하우징에 내장되며 내부 밑면이 경사진 사선으로 형성되는 도가니;

   상기 하우징에 내장되면서 도가니를 가열하기 위해 주변에 설치된 가열부;

   상기 도가니에서 증발된 증착물질을 기판으로 분사되도록 설치되는 분사노즐을 포함하는 노즐부;

   가 포함되어 이루어진 증발원.
5. 제4항에 있어서,

   상기 가열부와 하우징 사이에 열차단을 위해 배치된 단열부가 더 포함된 것을 특징으로 하는 증발원.
6. 제4항에 있어서,

   상기 분사노즐은 도가니의 높이방향으로 중심보다 상측에 설치되는 것을 특징으로 하는 증발원.
7. 제4항 또는 제5항에 있어서,

   상기 도가니의 내부 밑면이 가지는 경사각의 범위는 0°에서부터 상기 분사노즐의 입구를 연결한 선이 이루는 각도까지 형성되는 것을 특징으로 하는 증발원.

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