KR100898072B1 - 유기박막 형성장치의 가열용기 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 유기박막 형성장치의 가열용기에 있어, 덮개의 내면, 특히 노즐 부위에서 유기물질이 재결정화하여 부착되는 구멍 막힘 현상을 방지하고, 온도를 용이하게 측정 및 제어하고 노즐의 형상이나 재질을 유기물의 특성에 따라 용이하게 변경할 수 있게 하기 위한 것으로, 내부에 유기물을 수납할 수 있도록 형성되고 상부가 개방된 본체와 상기 본체를 가열하는 가열수단으로 이루어진 본체부와; 상기 본체의 상부와 결합하여 상기 본체와의 접촉부에 기밀을 제공하는 것으로 중앙에 개구부를 가지는 덮개와; 상기 덮개의 상면에 위치하여 상기 덮개의 개구부를 덮는 것으로 중앙부에 노즐의 착탈이 가능한 노즐 결합부를 포함하는 판상의 히터와; 상기 히터의 노즐 결합부에 결합되는 것으로 상기 히터로부터 착탈이 가능하며 상기 유기물이 토출되는 노즐;을 구비하는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공한다.
Description
도 1은 일반적인 유기박막 형성장치의 개방형 가열용기의 단면도,
도 2는 일반적인 유기박막 형성장치의 덮개형 가열용기의 단면도,
도 3a는 유기박막 형성장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도,
도 3b는 본 발명에 따른 가열용기의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도,
도 4a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열용기의 히터와 노즐이 결합한 상태를 나타내는 부분 파단 사시도,
도 4b는 도 4a의 단면 AA를 도시한 단면도,
도 4c는 노즐이 분리된 상태의 히터를 도시한 사시도,
도 5a는 유기박막 형성장치의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도,
도 5b는 본 발명에 따른 가열용기의 구성을 개략적으로 나타내는 단면도,
도 6a는 본 발명의 일 실시예에 따른 가열용기의 히터와 노즐이 결합한 상태를 나타내는 부분 파단 사시도,
도 6b는 도 6a의 단면 BB를 도시한 단면도,
도 6c는 노즐이 분리된 상태의 히터를 도시한 사시도,
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
40,80: 가열용기 41,81: 본체
42: 덮개 50,90: 히터
51,91: 히터 본체 52,92: 노즐
53,93: 발열체 99,109: 플렌지
56,96: 단열막 57,97: 반사막
본 발명은 유기박막 형성장치의 가열용기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 노즐이 히터로부터 장탈하는 것이 가능한 유기박막 형성장치의 가열용기에 관한 것이다.
일반적으로 유기 전자 발광 소자는 기판 상부에 소정패턴의 양극층이 형성되어 있고, 이 양극층 상부로 홀 수송층, 발광층, 전자 수송층 등의 유기막이 순차적으로 형성되며, 이들 유기막의 상부에 상기 양극층과 직교하는 방향으로 소정패턴의 음극층이 형성되어 있는 구조를 갖는다.
이러한 구성을 가지는 유기 전자 발광 소자에 있어서, 홀수송층, 발광층, 전자 수송층 등 유기박막을 형성시키는 기술로 진공증착법이 널리 알려져 있다. 이 진공 증착법은 내부 압력이 10-6 내지 10-7 torr로 조절되는 진공챔버 내부에 유기박막을 성막시킬 기판을 장착하고 이 기판에 유기물이 담긴 가열용기로부터 유기물 질을 증발 또는 승화시켜 증착시키는 방법으로 행해진다.
이러한 진공 증착법에 있어서, 증착될 유기물을 수납하고 가열하여 증발 또는 승화시키는 가열용기는 증착될 유기박막의 상태를 직접적으로 제어하는 것으로 유기 박막 형성공정에 있어 중요한 부분을 차지한다. 이에 따라 근자에 이 가열용기에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다.
도 1 및 도 2는 종래에 일반적으로 사용되고 있는 유기 박막 형성장치의 가열용기에 대한 두가지 타입을 나타낸 것이다.
우선, 도 1은 상방으로 개구된 개구부(12)를 구비한 본체(11)와, 이 본체(11)의 외벽을 감싸는 히터(13)를 포함하는 개방형 가열용기(10)를 나타낸다. 이러한 개방형 가열용기에는 일본 특개 제2000-223269호에 개시된 바와 같이, 소규모의 가열용기를 다수개 형성하여 가열용기 자체의 개구부가 작도록 하여 유기박막의 균일도를 향상시키는 방법이 있고, 일본 특개 제2000-12218호에서 볼 수 있듯이, 가열용기의 외측면에 히터를 밀착 형성시키고, 증착속도를 검출하여 이를 제어함으로써 장시간 안정적인 증착이 가능하고, 두께의 균일도를 향상시키는 기술이 있다. 또한, 일본 특개 제2000-68055호에는 히터를 본체의 외부, 특히 본체의 측부와 바닥부에 밀착 형성시키고, 더 나아가 바닥으로부터 돌출된 히터를 더 구비시킨 가열용기가 개시되어 있으며, 일본 특개 제2000-160328호에는 본체를 감싼 히터의 외측으로 열반사 부재를 배치하여 증착되는 유기막의 균일도를 향상시키는 가열용기가 개시되어 있다.
상기와 같은 개방형 가열용기들에 있어서는 개구부가 완전히 열려 있기 때문 에 기판에 증착되는 유기박막의 균일도가 대체로 좋지 않다. 이에 따라 상기 각 특허에서도 이 균일도를 향상시키는 데 많은 초점이 맞추어져 있으나, 개방형이라는 구조상의 한계로 인하여 균일도의 향상에 다소 어려움이 있다. 또한, 이러한 개방형 가열용기들은 유기물의 소모가 많아 원가를 상승시키는 문제가 있어, 유기 전자 발광 소자의 양산과정에서는 채택하기 어렵다.
한편, 또 다른 타입의 유기 박막 형성장치의 가열용기는 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(21)의 개구부(22)를 밀폐하도록 덮개(25)가 더 구비되어 있다. 이러한 덮개형 가열용기(20)는 덮개(25)에 형성된 노즐(25a)을 통해 유기물이 외부로 토출되어 기판에 증착됨으로써 유기물의 소모를 줄일 수 있을 뿐만 아니라 기판에 증착되는 유기박막의 균일도 문제를 개선하였다.
이러한 덮개형 가열용기에는 일본 공개 특허 제 특개평10-195639호에서 볼 수 있는 바와 같이, 용기보다 직경이 작은 용기형의 덮개를 유기물 상부에 근접하도록 형성하여 증발 속도를 용이하게 제어하도록 한 기술을 비롯하여, 덮개에 형성된 노즐 부분을 개선한 많은 기술들이 제안되고 있다.
상기와 같은 덮개형 가열용기는, 도 2에서 볼 수 있는 바와 같이, 유기물을 가열하는 히터(23)가 가열용기(20)의 본체(21) 외주를 따라 형성되어 있기 때문에 가열용기(20)의 덮개(25) 부근, 특히 노즐(25a) 부위의 온도가 낮게 된다. 이렇게 노즐(25a) 부위의 온도가 낮음으로 인해 승화되어 토출되는 유기물이 노즐(25a) 부근에서 재결정화되어 그 내벽에 부착되고, 이는 결국 노즐(25a)을 폐쇄시키게 되는 구멍 막힘 현상을 유발하게 되는 것이다. 이러한 구멍 막힘 현상을 제거하기 위하 여 본체(21) 외벽의 온도를 높여주면 증착시 유기물이 변질되어 소자의 특성을 나쁘게 만들기 때문에 특정 온도 이상으로의 가열은 곤란하다.
그러한 구멍 막힘 현상을 방지하기 위하여, 덮개의 상부에 히터를 설치하기도 하는데, 이러한 상부의 히터는 상방으로의 방열로 인해 진공 챔버를 데우게 되므로 추가 단열재의 설치가 필수적이고, 이에 따라 그 구조가 매우 복잡하게 되는 문제가 있다. 그리고, 상기 덮개형 가열용기는 일반적으로 소정의 강도를 가지며 열전도성이 좋은 금속제로 형성되는 데, 이 경우 덮개나 용기의 온도를 측정하기 위한 열전대의 설치가 곤란하며, 특히 그 내부의 온도를 측정하기는 더욱 곤란하다.
또한 전술한 바와 같은 가열용기는 기본적으로 히터로부터 전도된 열 또는 덮개의 상부에 설치된 별도의 히터로부터 전도된 열을 이용한 것이므로 노즐의 가열이 불균일하여 노즐부의 온도의 분포가 일정치 못하여 노즐부의 온도의 제어에 어려움이 있다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 노즐 부위에 유기물질이 재결정화하여 부착되는 구멍막힘현상을 방지할 수 있는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 다른 목적은 노즐부의 온도 측정이 용이한 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가열에 따른 유기물질의 열분해 문제를 해결하여 효과적으로 유기물질을 증발 또는 승화시킬 수 있는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 간단한 구조로 노즐을 히터와 분리가능하게 형성하여 노즐의 재료와 형상을 용이하게 변화시켜 다양한 유기물에 대해 원활하게 대응할 수 있는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 별도의 덮개를 생략하고 히터만으로 노즐부위의 가열과 덮개의 역할을 동시에 할 수 있는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공하는 것이다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 내부에 유기물을 수납할 수 있도록 형성되고 상부가 개방된 본체와 상기 본체를 가열하는 가열수단으로 이루어진 본체부와, 상기 본체의 상부와 결합하여 상기 본체와의 접촉부에 기밀을 제공하는 것으로 중앙에 개구부를 가지는 덮개와, 상기 덮개의 상면에 위치하여 상기 덮개의 개구부를 덮는 것으로 중앙부에 노즐의 착탈이 가능한 노즐 결합부를 포함하는 판상의 히터와, 상기 히터의 노즐 결합부에 결합되는 것으로 상기 히터로부터 착탈이 가능하며 상기 유기물이 토출되는 노즐을 구비하는 유기박막 형성장치의 가열용기를 제공한다.
또한, 내부에 유기물을 수납할 수 있도록 형성되고 상부가 개방된 본체와 상기 본체를 가열하는 가열수단으로 이루어진 본체부와, 상기 본체의 상부와 결합하여 상기 본체의 상부와의 기밀을 제공하며 덮어주고 중앙부에 노즐의 착탈이 가능 한 노즐 결합부를 포함하는 판상의 히터와, 상기 히터의 노즐 결합부에 결합되는 것으로 상기 히터로부터 착탈이 가능하며 상기 유기물이 토출되는 노즐;을 구비하는 유기박막 형성장치의 가열용기도 제공한다.
상기와 같은 본 발명에 있어서, 상기 노즐은 외측에 형성된 나사산과 상기 히터의 노즐 결합부의 내측에 형성된 나사산에 의해 결합하도록 형성할 수 있다.
그리고, 상기 히터는 양단에 각각 양극 및 음극단자가 연결된 하나의 도선으로 이루어진 발열체가 절연체의 일면에 전체적으로 패턴되어 이루어지도록 하거나 발열체가 절연체의 일면에 전체적으로 분무식으로 도포되어 이루어지도록 할 수 있으며, 이때 상기 발열체는 백금으로 하는 것이 바람직하다.
또한 상기 히터에는 적어도 하나 이상의 열전대가 내장도록 할 수 있다.
그리고 상기 히터의 상면에는 단열성 및 절연성을 갖는 물질로 이루어진 단열막이 더 형성시킬 수 있어며, 더 나아가 상기 히터와 상기 단열막의 사이에는 반사막이 더 형성할 수 있다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 유기박막 형성장치의 가열용기를 상세히 설명한다.
도 3a에는 유기박막 형성장치의 구성을 개략적으로 도시하였다.
도면을 참조하면, 유기박막 형성장치는 진공챔버(31)의 내부에 유기박막을 진공증착하고자 하는 기판(32)이 설치되고, 이 기판(32)과 대응되는 진공챔버(31)의 하부에 증착시킬 유기물이 수납하여 가열할 수 있는 본체부(41)가 덮개(42)에 의해 덮혀지고 상기 덮개(42)의 상부에는 중앙부에 노즐(52)이 결합된 히터(50)를 구비하여 설치되며, 상기 기판(32)과 가열용기 사이의 기판(32)과 근접되는 측에는 상기 기판(32)에 유기박막을 증착하고자 하는 패턴과 동일한 패턴의 개구를 가진 마스크(33)가 설치된다. 상기 마스크(33)는 마스크 프레임(34)에 의해 지지된다. 상기 기판(32)의 상부에는 상기 마스크 프레임(34)에 지지된 마스크(33)를 기판(32)에 밀착시키기 위한 마그네트 유닛(35)을 구동시켜 상기 마스크(33)가 기판(32)에 밀착되도록 한다.
도 3b에는 본 발명에 따른 유기 박막 형성장치의 가열용기의 일 실시예의 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 가열용기(40)는 내부에 유기물(47)을 수납할 수 있도록 형성되고 상부가 개방된 본체(41a)와 상기 본체를 가열하는 가열수단(41b)으로 이루어진 본체부(41)와, 상기 본체(41a)의 상부와 결합하여 상기 본체와의 접촉부에 기밀을 제공하는 것으로 중앙에 개구부(42a)를 가지는 덮개(42)와, 상기 덮개(42)의 상면에 위치하여 상기 덮개의 개구부를 덮는 것으로 중앙부에 노즐의 착탈이 가능한 노즐 결합부(51a)를 포함하는 판상의 히터(50)와, 상기 히터의 노즐 결합부(51a)에 결합되는 것으로 상기 히터(50)로부터 착탈이 가능하며 상기 유기물이 토출되는 노즐(52)을 구비한다. 상기와 같은 구성 외에도 이러한 가열용기(40)의 온도를 제어할 수 있는 제어부(48)가 마련된다. 제어부(48)는 상기 가열용기(40)에 설치된 온도 측정수단으로부터 신호를 받아 온도를 제어하게 된다.
상기 본체는(41a)는 열전도성이 우수한 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하며, 상기 가열수단(41b)는 본체(41a)를 전체적으로 가열할 수 있도록 형성되 며, 통상의 발열체를 이용하여 구현할 수 있다. 상기 덮개(42)는 본체(41b)로부터 발생되는 열을 이용하여 덮개(42)의 내면에서 상기 유기물(47)이 재결정화하는 것을 방지하기 위해 열전도성이 우수한 재질을 이용하여 형성하는 것이 바람직하다.
도 4a, 도 4b에는 상기와 구성된 유기박막 형성장치의 가열용기에 사용되는 히터(50)와 노즐(52)이 결합한 상태의 사시도와 도 4a의 단면도를 도시하였다.
도면을 참조하면, 히터(50)는 전술한 바와 같이, 히터(50)는 상기 덮개(42)의 개구부(42a)를 덮도록 판상으로 형성되며 중앙에는 노즐이 결합할 수 있는 노즐 결합부(51a)가 마련된다. 상기 노즐(52)은 상기 히터(50)로부터 분리 가능하도록 하는데, 이러한 노즐(52)의 분리 가능성은 유기물의 종류와 그 특성에 따라 적절한 노즐을 장착할 수 있도록 한다. 즉, 유기물의 성질에 따라 적절한 재질과 형상을 갖는 노즐을 선택하여 장착할 수 있다. 노즐(52)은 구리, 티타늄, 스테인레스 스틸이나 세라믹을 이용하여 제작할 수 있으며, 그 단면 형상도 노즐(52)을 통과한 유기물이 상방으로 퍼져나갈 수 있는 구조라면 어떤 것이라도 무방하다.
도 4c를 참조하면, 노즐(52)의 외곽에 나사산(52a)을 형성하여 상기 히터(50)에 결합하는 실시예를 도시하였다. 이러한 방법 외에도, 여러 가지 수단에 의해 노즐(52)과 히터(50)를 분리할 수 있게 형성할 수 있는데, 예를 들면, 노즐(52)의 외곽에 돌기를 형성하고 히터(50)의 결합부(51a)에 노즐(52)의 돌기에 대응하는 홈을 형성하여 상기 홈과 돌기를 결합함으로써 노즐(52)을 히터(50)에 장착할 수 있다. 즉 노즐(52)과 히터(50)간에 기밀을 제공하여 히터(50)로부터 발생하는 열이 효과적으로 노즐(52)에 전달될 수 있는 경우면 어떤 경우라도 가능하다.
상기 히터(50)는 절연성 물질로 이루어진 히터 본체(51)와, 이 히터 본체(51)의 일면에 소정의 전체적으로 패턴되어 이루어진 발열체(53)로 이루진다. 상기 발열체(53)는 양단에 양극단자(53a)와 음극단자(53b)가 연결된 하나의 도선으로 형성할 수 있다. 상기 양극단자(53a)와 음극단자(53b)는 외부 선로(54a)(54b)에 연결된다.
이러한 발열체(53)는 소정의 저항 값을 가지고 있어 전류의 흐름에 따라 열을 발산하는 재료이면 족하나 백금으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 발열체(53)를 히터 본체(51) 상에 전체적으로 패턴하기 위해 도선이 도 4a에 도시된 바와 같이 동심원을 그리도록 형성하는 것이 바람직하며 히터 본체(51) 상에 고르게 분포될 수 있는 것이면 어떤 경우라도 적용 가능하다. 이러한 발열체(53)는 백금과 같은 재료를 스크린 인쇄하여 형성할 수 있으며, 이외에도 히터 본체(51)에 밀착형성할 수 있는 것이면 어떠한 것도 적용할 수 있는데, 예를 들면 금속 입자와 금속산화물을 함유하는 도전성 페이스트를 표면에 인쇄하고 소결하여 발열체를 형성할 수도 있으며, 열분해 그라파이트 박막을 CVD법으로 성막할 수 있다.
발열체(43)가 도전성을 가지므로 히터 본체(51)는 절연성 물질로 형성한다. 이러한 물질은 열전도성을 갖는 세라믹 재질로 형성하는 것이 바람직한데, 그 예로는 질화 알루미늄과 같은 질화물 세라믹이나, 탄화규소와 같은 탄화물 세라믹을 사용할 수 있다. 상기 히터 본체(51)의 재료로서는 유기물(47)의 열분해 문제를 감안하면 열방사성이 우수한 절연성 물질을 사용하는 것이 더욱 바람직한데, 이는 히터(51)로부터 전도된 열을 다시 전도에 의해 유기물질로 전달하는 접촉식 가열의 경우는 전술한 대로 유기물질을 열분해하는 문제를 발생시킬 수 있으며 이러한 문제를 피하기 위해 발열체(53)로부터 전달된 열을 방사열로 바꾸어 유기물(57)에 전달할 경우에는 열분해 문제를 어느정도 해소할 수 있기 때문이다. 따라서 히터 본체(51)는 열전도성이 다소 감소하더라도 열 방사성이 우수한 물질로 형성할 수 있고 이러한 재료로 히터 본체(51)를 형성하면 열효율이 더욱 커지게 된다. 이러한 물질로는 알루미나(Al2O3)가 있다.
상기와 같은 히터 본체(51)에는 히터 본체(51), 특히 노즐(52) 부분의 온도를 측정 및 제어하기 위하여 적어도 하나 이상의 열전대(55)를 내장시킨다. 즉 히터 본체(51)의 형성과정에서 열전대(55)를 매장하여 일체로 성형할 수 있다. 이렇게 열전대(55)가 히터 본체(51)와 일체로 형성되면 노즐(52) 부분의 온도와 히터 본체(51)의 다른 부분의 온도를 보다 정확하게 측정하고 그 온도를 용이하게 제어할 수 있다.
또한 상기 히터 본체(51)에는 그 상부에 다시 도 4b에 도시된 바와 같은 단열막(56)을 형성하는 것이 바람직하다. 단열막(56)은 히터 본체(51)의 열이 가열용기(40)의 상부, 곧 진공챔버(31)의 내부 공간을 가열하는 것을 방지하기 위한 것으로, 히터 본체(51)의 열이 가열용기(40) 내부로만 전달될 수 있도록 한다. 또한 전술한 바와 같이, 열방사성이 우수한 물질로 덮개 본체를 형성할 경우에는 상기 단열막(56)의 저면, 곧 단열막(56)과 히터 본체(51)와의 사이에는 반사막(57)을 더 형성시킬 수도 있다.
이렇게 본 발명에 따른 가열용기에 있어서, 히터는 절연성 물질로 만들어진 덮개와 본체에 각각 밀착되도록 형성하는데, 이 때 히터의 밀착되는 구조는 상술한 바와 같이 소정의 패턴을 갖도록 형성할 수도 있고, 발열체를 분무하여 균일하게 도포한 도포형 히터로서 형성할 수 있다.
도 5a에는 유기박막 형성장치의 다른 실시예의 구성을 개략적으로 도시하였다.
도면을 참조하면, 유기박막 형성장치는 진공챔버(71)의 내부에 유기박막을 진공증착하고자 하는 기판(72)이 설치되고, 이 기판(72)과 대응되는 진공챔버(71)의 하부에 증착시킬 유기물이 수납하여 가열할 수 있는 본체부(81)가 중앙부에 노즐(92)이 결합된 히터(90)에 의해 덮혀지며, 상기 기판(72)과 가열용기 사이의 기판(72)과 근접되는 측에는 상기 기판(72)에 유기박막을 증착하고자 하는 패턴과 동일한 패턴의 개구를 가진 마스크(73)가 설치된다. 상기 마스크(73)는 마스크 프레임(74)에 의해 지지된다. 상기 기판(72)의 상부에는 상기 마스크 프레임(74)에 지지된 마스크(73)를 기판(72)에 밀착시키기 위한 마그네트 유닛(75)을 구동시켜 상기 마스크(73)가 기판(72)에 밀착되도록 한다.
도 5b에는 본 발명에 따른 유기 박막 형성장치의 가열용기의 일 실시예의 단면도가 도시되어 있다.
도면을 참조하면, 가열용기(80)는 내부에 유기물(87)을 수납할 수 있도록 형성되고 상부가 개방된 본체(81a)와 상기 본체를 가열하는 가열수단(81b)으로 이루어진 본체부(81)와, 상기 본체(81a)의 상부와 결합하여 상기 본체(81a)의 상부와의 기밀을 제공하며 상기 본체(81a)의 상부를 덮어주며, 중앙부에 노즐(92)의 착탈이 가능한 노즐 결합부(91a)를 포함하는 판상의 히터와, 상기 히터의 노즐 결합부(91a)에 결합되는 것으로 상기 히터로부터 착탈이 가능하며 상기 유기물이 토출되는 노즐(92)을 구비한다. 상기와 같은 구성 외에도 이러한 가열용기(80)의 온도를 제어할 수 있는 제어부(88)가 마련된다. 제어부(88)는 상기 가열용기(80)에 설치된 온도 측정수단과 전기적으로 연결되어, 상기 온도 측정수단으로부터 신호를 받아 온도를 제어하게 됨을 전술한 실시예의 경우와 같다.
상기 본체는(81a)는 열전도성이 우수한 재료를 사용하여 형성하는 것이 바람직하며, 상기 가열수단(81b)는 본체를 전체적으로 가열할 수 있도록 형성되며, 통상의 발열체를 이용하여 구현할 수 있다.
도 6a, 도 6b에는 상기와 구성된 유기박막 형성장치의 가열용기에 사용되는 히터(90)와 노즐(92)이 결합된 상태의 사시도와 도 6a의 단면 BB를 도시하였다.
도면을 참조하면, 히터(90)는 전술한 바와 같이 상기 본체(91)의 상부를 덮도록 판상으로 형성되며 중앙부에는 노즐의 결합을 위한 노즐 결합부가 마련된다. 상기 노즐(92)은 상기 히터(90)로부터 분리 가능, 즉 탈착이 자유롭도록하도록 하는데, 이러한 노즐(92)의 분리 가능성은 유기물의 종류와 그 특성에 따라 적절한 노즐을 장착할 수 있도록 한다. 도 6c를 참조하면, 노즐(92)의 외곽에 나사산(92a)을 형성하여 상기 히터(90)에 결합하는 실시예를 도시하였다. 이러한 방법 외에도, 여러 가지 수단에 의해 노즐(92)과 히터(90)를 분리할 수 있게 형성할 수 있는데, 예를 들면 돌기와 홈을 노즐(92)의 외곽부(92a)와 히터의 결합부(91a)에 형성함으 로써 노즐(92)과 히터(90)를 결합할 수 있다.
상기 히터(90)는 중앙에 승화되는 유기물질을 토출할 수 있도록 전술한 노즐(92)이 형성되고, 절연성 물질로 이루어진 히터 본체(91)와, 이 히터 본체(91)의 일면에 소정의 전체적으로 패턴되어 이루어진 발열체(93)로 이루진다. 상기 발열체(93)는 양단에 양극단자(93a)와 음극단자(93b)가 연결된 하나의 도선으로 형성할 수 있다. 상기 양극단자(93a)와 음극단자(93b)는 외부 선로(94a)(94b)에 연결된다.
이러한 발열체(93)는 소정의 저항 값을 가지고 있어 전류의 흐름에 따라 열을 발산하는 재료이면 족하나 백금으로 형성하는 것이 바람직하다. 상기 발열체(93)를 히터 본체(91) 상에 전체적으로 패턴하기 위해 도선이 도 7a에 도시된 바와 같이 동심원을 그리도록 형성하는 것이 바람직하며 히터 본체(91) 상에 고르게 분포될 수 있는 것이면 어떤 경우라도 적용 가능하다. 이러한 발열체(92)는 백금과 같은 재료를 스크린 인쇄하여 형성할 수 있으며, 이외에도 히터 본체(91)에 밀착형성할 수 있는 것이면 어떠한 것도 적용할 수 있는데, 예를 들면 금속 입자와 금속산화물을 함유하는 도전성 페이스트를 표면에 인쇄하고 소결하여 발열체를 형성할 수도 있으며, 열분해 그라파이트 박막을 CVD법으로 성막할 수 있다.
발열체(93)가 도전성을 가지므로 히터 본체(91)는 절연성 물질로 형성한다. 이러한 물질은 열전도성을 갖는 세라믹 재질로 형성하는 것이 바람직한데, 그 예로는 질화 알루미늄과 같은 질화물 세라믹이나, 탄화규소와 같은 탄화물 세라믹을 사용할 수 있다. 상기 히터 본체(91)의 재료로서는 유기물(87)의 열분해 문제를 감안 하면 열방사성이 우수한 절연성 물질을 사용하는 것이 더욱 바람직한데, 이는 히터본체(91)로부터 전도된 열을 다시 전도에 의해 유기물질로 전달하는 접촉식 가열의 경우는 전술한 대로 유기물질을 열분해하는 문제를 발생시킬 수 있으며 이러한 문제를 피하기 위해 발열체(93)로부터 전달된 열을 방사열로 바꾸어 유기물(87)에 전달할 경우에는 열분해 문제를 어느정도 해소할 수 있기 때문이다. 따라서 히터 본체(91)는 열전도성이 다소 감소하더라도 열 방사성이 우수한 물질로 형성할 수 있고 이러한 재료로 히터 본체(91)를 형성하면 열효율이 더욱 커지게 된다. 이러한 물질로는 알루미나(Al2O3)가 있다.
상기와 같은 히터 본체(91)에는 히터 본체(91), 특히 노즐(92) 부분의 온도를 측정 및 제어하기 위하여 적어도 하나 이상의 열전대(95)를 내장시킨다. 즉 히터 본체(91)의 형성과정에서 열전대(95)를 매장하여 일체로 성형할 수 있다. 이렇게 열전대(95)가 히터 본체(91)와 일체로 형성되면 노즐(92) 부분의 온도와 히터 본체(91)의 다른 부분의 온도를 보다 정확하게 측정하고 그 온도를 용이하게 제어할 수 있다.
또한 상기 히터 본체(91)에는 그 상부에 다시 도 4b와 같은 단열막(96)을 형성하는 것이 바람직하다. 단열막(96)은 히터 본체(91)의 열이 가열용기(80)의 상부, 곧 진공챔버(71)의 내부 공간을 가열하는 것을 방지하기 위한 것으로, 히터 본체(91)의 열이 가열용기(80) 내부로만 전달될 수 있도록 한다. 또한 전술한 바와 같이, 열방사성이 우수한 물질로 히터 본체를 형성할 경우에는 상기 단열막(96)의 저면, 곧 단열막(96)과 히터 본체(91)와의 사이에는 반사막(97)을 더 형성시킬 수 도 있다.
이렇게 본 발명에 따른 가열용기에 있어서, 히터는 절연성 물질로 만들어진 덮개와 본체에 각각 밀착되도록 형성하는데, 이 때 히터의 밀착되는 구조는 상술한 바와 같이 소정의 패턴을 갖도록 형성할 수도 있고, 발열체를 분무하여 도포함으로써 도포형 히터로서 형성할 수 있다.
상기와 같이 구성된 히터(90)는 상기 본체(81)와 결합하기 위한 플렌지(99)를 외곽부에 가질 수 있으며, 상기 본체(81)와 외곽부에서의 밀폐성을 제공하는 수단이라면 어떠한 형태라도 가능하다.
상기와 같이 구성된 히터는 노즐을 직접적으로 가열하여 노즐부에서의 유기물을 재결정화 현상을 방지할 수 있으며, 유기물의 성질에 따라 다양한 재질 또는 구조의 노즐을 사용할 수 있다. 또한 가열장치에 있어 덮개를 생략하고, 히터를 덮개로 사용할 수도 있으므로 구조가 간결해져 제작 비용 등을 절감할 수 있다.
상술한 바와 같은 본 발명에 따르면 다음과 같은 효과를 얻을 수 있다.
첫째, 히터의 전면 특히 노즐에 전달되는 열에 의한 온도가 균일하므로 장시간 증착을 진행하여도 노즐 부위에서 유기물질이 재결정화하여 부착하는 구멍 막힘 현상이 일어나지 않는다.
둘째, 히터 및 노즐의 온도 측정에 내장형 열전대를 사용함으로 정확한 온도의 측정 및 제어가 가능하다.
셋째, 히터 본체에 열전대 및 단열막이 일체로 형성되어 있어, 설치가 용이하고, 내부의 유기물질 등을 교체하기도 손쉽다.
넷째, 히터 본체를 열방사성이 우수한 세라믹재로 사용함으로써 가열에 따른 유기물질의 열분해 문제를 해결하여 효과적으로 유기물질을 증발 또는 승화시킬 수 있고, 이에 따라 전체 생산성을 향상시킬 수 있다.
다섯째, 덮개를 히터 자체로 대신할 수 있어 간단한 구조의 가열용기를 제공할 수 있고, 제작 비용을 절감할 수 있다.
본 발명은 첨부된 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호 범위는 첨부된 청구 범위에 의해서만 정해져야 할 것이다.
Claims (18)
- 내부에 유기물을 수납할 수 있도록 형성되고 상부가 개방된 본체와 상기 본체를 가열하는 가열수단으로 이루어진 본체부와;상기 본체의 상부와 결합하여 상기 본체와의 접촉부에 기밀을 제공하는 것으로 중앙에 개구부를 가지는 덮개와;상기 덮개의 상면에 위치하여 상기 덮개의 개구부를 덮는 것으로 중앙부에 노즐의 착탈이 가능한 노즐 결합부를 포함하는 판상의 히터와;상기 히터의 노즐 결합부에 결합되는 것으로 상기 히터로부터 착탈이 가능하 며 상기 유기물이 토출되는 노즐;을 구비하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 1항에 있어서,상기 노즐은 외측에 형성된 나사산과 상기 히터의 노즐 결합부의 내측에 형성된 나사산에 의해 결합하는 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 1항에 있어서,상기 히터는 양단에 각각 양극 및 음극단자가 연결된 하나의 도선으로 이루어진 발열체가 절연체의 일면에 전체적으로 패턴되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 3항에 있어서,상기 발열체는 백금인 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 1항에 있어서,상기 히터는 발열체가 절연체의 일면에 전체적으로 분무식으로 도포되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 5항에 있어서,상기 발열체는 백금인 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 히터에는 적어도 하나 이상의 열전대가 내장된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 1항 내지 제 6항 중 어느 한 항에 있어서,상기 히터의 상면에는 단열성 및 절연성을 갖는 물질로 이루어진 단열막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 8항에 있어서,상기 히터와 상기 단열막의 사이에는 반사막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 내부에 유기물을 수납할 수 있도록 형성되고 상부가 개방된 본체와 상기 본체를 가열하는 가열수단으로 이루어진 본체부와;상기 본체의 상부와 결합하여 상기 본체의 상부와의 기밀을 제공하며 덮어주고 중앙부에 노즐의 착탈이 가능한 노즐 결합부를 포함하는 판상의 히터와;상기 히터의 노즐 결합부에 결합되는 것으로 상기 히터로부터 착탈이 가능하며 상기 유기물이 토출되는 노즐;을 구비하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 10항에 있어서,상기 노즐은 외측에 형성된 나사산과 상기 히터의 노즐 결합부의 내측에 형성된 나사산에 의해 결합하는 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 10항에 있어서,상기 히터는 양단에 각각 양극 및 음극단자가 연결된 하나의 도선으로 이루어진 발열체가 절연체의 일면에 전체적으로 패턴되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 12항에 있어서,상기 발열체는 백금인 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 10항에 있어서,상기 히터는 발열체가 절연체의 일면에 전체적으로 분무식으로 도포되어 이루어진 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 14항에 있어서,상기 발열체는 백금인 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 10항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 히터에는 적어도 하나 이상의 열전대가 내장된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 10항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서,상기 히터의 상면에는 단열성 및 절연성을 갖는 물질로 이루어진 단열막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
- 제 17항에 있어서,상기 히터와 상기 단열막의 사이에는 반사막이 더 형성된 것을 특징으로 하는 유기박막 형성장치의 가열용기.
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