KR101153934B1 - 발열부 일체형 진공 박막 증착용 분자빔 증발원, 그 제작 방법 및 증발기 - Google Patents

Abstract

본 발명은 발열부 일체형 고효율 증발원 및 그 제작방법에 관한 것이다.

진공속에서 도가니를 가열하여 도가니에서 증발되는 재료를 시료에 증착하는 방법을 사용하는 증발시스템에서, 도가니와 발열부로 구성된 증발원 및 그 증발원의 제작방법에 관한 것이다.

본 발명에서는 증발장치용 PBN 도가니와, 상기 도가니의 외부표면에 증착되어 가열에 적합하게 패터닝된 발열부를 포함하는 증발원, 그 제작 방법 및 증발기가 제시된다.

유기발광다이오드, 증발원, 접촉형, 발열부 일체형, PBN, PG

Description

발열부 일체형 진공 박막 증착용 분자빔 증발원, 그 제작 방법 및 증발기 {Vacuum evaporating sources with heaters deposited directly on the surface of crucible, the method of manufacturing and evaporator}

본 발명은 진공속에서 도가니를 가열하여 도가니에서 방출되는 재료를 시료에 증착하는 방법을 사용하는 분자선선속성장장치(MBE, Molecular Beam Epitaxy)나 유기발광다이오드 증착장치 등과 같은 증발시스템에서 도가니와 발열부로 구성된 증발원 및 그 증발원의 제작방법에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 도가니의 외부 표면에 발열 물질을 증착하고 이를 가열에 적합하게 패터닝하여 발열부를 만들고, 상기 발열부에 전류를 주입함으로써 발열부에 직접 접하고 있는 도가니를 가열하는 발열부 일체형 고효율 증발원, 그 제작 방법 및 증발기에 관한 것이다.

기판에 박막을 형성하는 일반적인 방법으로는 진공 증착(evaporation)법, 이온 플레이팅(ion plating)법, 및 스퍼터링(sputtering)법과 같은 물리 기상 증착(PVD)법과, 가스 반응에 의한 화학 기상 증착(CVD)법 등이 있다. 분자선 선속 성장장치는 초고진공하에서 반도체 물질을 형성하는 원자 혹은 분자들을 진공 증착법에 의하여 기판에 성장시킴으로써 반도체 박막을 형성한다. 또한 유기발광다이오 드 박막 성장장치는 유기발광다이오드를 구성하는 유기물을 진공 증착법에 의하여 증착함으로써 박막을 성장한다. 또한 유기발광다이오드에서 전극 형성을 위하여 알루미늄과 같은 금속은 진공 증착법을 이용하여 증착하게 된다.

이와 같이 진공 증착법을 이용하여 유기막 및 금속막을 증착하는 일반적인 증착장치에서, 증착 챔버의 상부에는 기판이 장착되고, 증착 챔버의 하부에는 증발원이 배치된다. 상기 증발원은 증착 물질을 함유하는 도가니와, 도가니의 외측에 설치되며 증착 물질을 증발시키기 위한 열원으로 작용하는 발열부를 포함한다. 상기한 증발원의 발열부에 전원을 가하면 도가니 및 도가니 내부의 증착 물질이 가열되고, 증발된 증착 물질이 챔버의 내측 상부에 장착된 기판에 증착되어 상기 기판에 유기막이나 금속막 등이 형성된다.

그러나 상기 증착장치의 증발원으로 진공에서 일반적으로 사용하는 발열부는 상기 도가니와 떨어져 있기 때문에 빛의 복사와 흡수에 의하여 열전달이 된다. 따라서 열전달의 효율이 낮고 열손실이 많기 때문에 시스템에 큰 열부하를 주고 있다. 또한 발열부의 온도가 도가니의 온도보다 상당히 높기 때문에 과도한 열을 생성하여야 하며 도가니의 상부 온도가 도가니의 중간부 온도보다 낮게 제어되는 문제점이 있다.

따라서, 상기 증착장치에서 열전달의 효율을 극대화하고, 열손실을 최소화하며, 발열부의 온도가 도가니의 온도와 비슷하게 제어됨으로써 진공시스템에 열부하를 최소화하고, 도가니의 상부 온도가 다른 부분에 비하여 낮게 되는 문제를 해결할 수 있는 증발원의 개발이 요망된다.

고순도 및 고온에서 사용되는 도가니는 PBN(pyrolytic boron nitride, 열분해질화붕소) 재질을 많이 사용하며, PG(pyrolytic graphite, 열분해흑연)는 고온에서 고순도의 발열체로 사용 가능하며 PBN과 열팽창 계수가 비슷하며 제작 공정도 비슷하므로 PBN도가니의 외부에 PG 발열체를 도포하여 고품질의 증발원을 제작할 수 있다.

본 발명은 상기 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 목적은 진공 증착시스템에서 도가니의 표면에 발열물질을 증착함으로써 열전도에 의하여 발열부의 열을 도가니에 직접 전달하여 열전달의 효율을 높이기 위한 증발원, 그 증발원의 제작방법 및 증발기를 제공하는데 있다.

상기 본 발명의 목적을 달성하기 위한 기술적 해결 수단으로서, 본 발명의 제1 관점은, 진공에서 시료에 유기물이나 금속 등의 재료를 증착하기 위한 증착시스템에 사용되는 상기 재료를 담기 위한 PBN으로 제작된 도가니와, 상기 PBN 도가니의 외부 표면에 가열에 적합하게 패터닝되어 증착된 PG로 구성되는 발열물질을 포함하는 발열부 일체형 증발원이 제시된다.

본 발명의 제2 관점은, 진공에서 시료에 유기물 등의 재료를 증착하기 위한 증착시스템에 사용되는 상기 재료를 담기 위한 PBN으로 제작된 도가니와, 상기 PBN 도가니의 외부 표면에 가열에 적합하게 패터닝되어 증착된 PG로 구성되는 제1 발열부와, 상기 PBN 도가니의 내부 표면에 증착되어 알루미늄과 같이 PBN에 잘 유착되는 시료로부터 도가니를 보호하기 위하여 증착된 PG로 구성되는 제1 보호막과, 상기 제1 발열부와 상기 제1 보호막을 전기적으로 절연하기 위한 절연부를 포함하는 발열부 일체형 증발원이 제시된다. 알루미늄과 같은 일부 재료들은 냉각시 액체상태에서 고체상태로 바뀌면서 PBN 도가니와 잘 붙게 되어서 도가니의 냉각시 시료와 도가니의 열팽창 계수 차이로 인하여 도가니가 파손되는 문제점이 있다. 이러한 시료들은 PG와는 잘 붙지 않으므로 도가니의 내부에 PG로 된 막을 형성함으로써 도가니 파손의 문제점을 해결할 수 있다.

본 발명의 제3 관점은, 본 발명의 상기 제1 관점의 발명에서, 상기 PBN도가니의 개구부를 덮기 위한, 방출구가 형성된 PBN 뚜껑체와, 상기 PBN 뚜껑체의 외부 표면에 상기 방출구와 대응되는 구멍과 가열에 적합하게 패터닝되어 증착된 PG로 구성되는 제2 발열부를 포함하는 발열부 일체형 증발원이 제시된다.

본 발명의 제4 관점은, 본 발명의 상기 제2 관점의 발명에서, 상기 PBN 도가니의 개구부를 덮기 위한, 방출구가 형성된 PBN 뚜껑체와, 상기 PBN 뚜껑체의 외부 표면에 상기 방출구에 대응되는 구멍과 가열에 적합하게 패터닝되어 증착된 PG로 구성되는 제2 발열부와, 상기 PBN 뚜껑체의 내부 표면에 증착되어 알루미늄과 같이 PBN에 잘 유착되는 시료로부터 도가니를 보호하기 위한, PG로 구성되는 제2 보호막과, 상기 제2 발열부와 상기 제2 보호막을 전기적으로 절연하기 위한 절연부를 포함하는 발열부 일체형 증발원이 제시된다.

본 발명의 제5 관점은, 상기 본 발명의 제1 내지 제 4 관점의 증발원을 제작하는 방법이 제시된다.

본 발명의 제 6 관점은, 상기 발열부 일체형 증발원을 진공 플랜지에 장착할 때 전원 공급용 전극을 지지대로 활용하는 증발기가 제시된다.

본 발명의제 7 관점은, 상기 발열부 일체형 증발원을 진공 플랜지에 장착할 때 증발원이 힘을 받아서 움직이거나 파손되는 것을 방지하기 위하여 접촉 면적이 최소화되도록 설계된 간격 유지 장치를 더 포함하는 증발기가 제시된다.

본 발명의 발열부 일체형 진공 박막 증착용 분자빔 증발원에 의하면, 열전달 효율을 극대화하고, 열손실을 최소화하며, 발열부의 온도가 도가니의 온도와 비슷하게 제어됨으로써 진공시스템에 열부하를 최소화 할 수 있는 효과가 있고, 도가니의 상부 온도가 다른 부분에 비하여 낮게 제어되는 문제를 해결할 수 있는 효과가 있다. 또한 알루미늄과 같이 PBN에 잘 유착되는 시료로부터 PBN 도가니가 파손되는 것을 방지할 수 있다. 또한 뚜껑체에 방출구를 잘 배치함으로써 시료의 사용효율을 높일 수 있다.

이하 본 발명의 실시예에 관한 발명의 구성을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원의 제1 실시예에 관한 개략적인 구성도이다. 도 1에 도시한 바와 같이, 진공에서 시료에 유기물, 금속 등의 재료를 증착하기 위한 증착시스템에 있어서, 상기 재료(30)를 담기 위한 PBN(Pyrolytic Boron Nitride: 열분해 질화붕소)으로 제작된 도가니(10)와, 상기 PBN 도가니(10)의 외부 표면에 가열에 적합하게 패터닝되어 증착된 PG( Pyrolytic Graphite: 열분해 흑연)으로 구성되는 제1 발열부(20)를 포함하는 구성이다.

상기 PBN 도가니(10)는 가스 상태의 Boron화합물과 가스상태의 질소화합물을 열분해(Pyrolytic)하여 CVD(chemical vapor deposition, 화학기상증착)법으로 제작 하는 것이 일반적이다. 상기 PBN 도가니(10)의 특징은 비침투성의 조직이다. 따라서, PBN도가니(10)는 구멍이 없기 때문에 물질이 들어가 늘어 붙을 수 없고, 내화학성도 양호하다.

상기 PBN 도가니(10)의 외부 표면에 증착되어 전류에 의한 자기장이 시료에 영향을 미치지 않도록 가열에 적합하게 패터닝(예를 들면, 대칭형 패턴)되는 PG의 제1 발열부(20)는 전원과 연결하여 전류를 주입함으로써 높은 온도로 가열되는 특징을 가지고 있다.

상기 본 발명의 제1 실시예와 같이, PBN 도가니(10)의 외부 표면에 PG를 직접 증착하고, 상기 PG를 가열에 적합한 상태의 대칭형 패턴을 형성함으로써, 발열부와 도가니가 붙어 있는 일체형 증발원을 구현할 수 있고, 상기 증발원이 접촉식 발열부로서 상기 PBN 도가니(10)에 일체형으로 구성되어 있으므로 상기 PBN 도가니(10) 내부에 직접 접하고 있는 상기 재료(30)에 열전도를 통하여 열을 효율적으로 전달할 수 있다.

도 2는 본 발명의 제2 실시예에 관한 개략적인 구성도이다. 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예는 상기 제1 실시예에서 상기 PBN 도가니(10)의 외부 표면과 내부 표면에 상기 PG를 증착하여 발열부 및 보호막을 구성한 것이다. 본 발명의 제2 실시예는, 진공에서 시료에 유기물, 금속 등의 재료를 증착하기 위한 증착시스템에 있어서, 상기 재료(30)를 담기 위한 PBN으로 제작된 도가니(10)와, 상기 PBN 도가니(10)의 외부 표면에 전류에 의한 자기장이 시료에 영향을 미치지 않도록 가열에 적합하게 패터닝(예를 들면, 대칭형 패턴)되어 증착된 PG로 구성 되는 제1 발열부(20)와, 알루미늄과 같이 PBN에 잘 유착되는 시료로부터 PBN 도가니를 보호하기 위하여 상기 PBN 도가니의 내부 표면에 증착된 PG로 구성된 제1 보호막과, 상기 제1 발열부(20)와 상기 제1 보호막(40)을 전기적으로 절연하기 위하여 PG가 제거된 제1 절연부(50)를 포함하는 구성이다.

상기 절연부(50)의 형성은 예를 들면, 상기 PBN 도가니의 내외부에 PG를 증착한 다음 제1 발열부(20)와 제1 보호막(40)이 전기적으로 절연 되도록 증착된 PG의 일부를 제거함으로써 절연부(50)를 형성할 수 있다.

상기 본 발명의 제2 실시예에 의해, 알루미늄과 같이 PBN에 유착되는 재료(30)를 냉각할 때 열팽창 계수의 차이에 의하여 PBN 도가니(10)가 파손되는 것을 막을 수 있으므로 재료를 신속하게 냉각시킬 수 있다. 예를 들면 500cc 이상의 도가니에서 제1보호막이 없을 경우 알루미늄의 융점인 섭씨 660도보다 높은 온도에서 섭씨 100도까지 냉각하기 위하여는 8시간 이상이 걸리지만 제1보호막이 있는 경우에는 1시간 이하의 짧은 시간에 냉각이 가능하다.

도 3은 본 발명의 제3 실시예의 발명에 대한 개략적인 구성도이다. 도 3에 도시한 바와 같이, 본 발명의 제 3 실시예는, 상기 제1 또는 제2실시예의 발명의 구성에, 상기 PBN 도가니의 개구부를 덮는, 방출구가 형성된 뚜껑체를 더 포함하는 구성이다. 즉, 본 발명의 상기 제1 실시예의 구성에서, 상기 PBN도가니(10)의 개구부를 덮고, 재료의 방출을 위한 방출구(60)가 형성된 PBN 뚜껑체(70)와, 상기 PBN 뚜껑체(70)의 외부 표면에 상기 방출구(60)와 대응되는 구멍과 전류에 의한 자기장이 시료에 영향을 미치지 않도록 가열에 적합하게 패터닝(예를 들면, 대칭형 패턴)되어 증착된 PG로 구성되는 제2 발열부(80)를 포함하는 구성이다.

상기 제1 발열부 및 제2 발열부에 전압을 인가했을 때, 상기 PBN 뚜껑체의 온도가 상기 PBN 도가니의 온도보다 높게 유지되도록 뚜껑체에 증착된 PG의 두께와 PBN 도가니에 증착된 PG의 두께의 비나 발열부의 패턴을 조절하는 것이 바람직하다.

도 4는 본 발명의 제4 실시예 발명의 개략적인 구성도이다. 본 발명의 제4 실시예 발명은 상기 제1 또는 제2 실시예의 구성에서 개구부에 뚜껑체를 더 포함한 구성이다. 즉, 본 발명의 상기 제2 실시예의 구성에서, 상기 PBN도가니(10)의 개구부를 덮기 위한 방출구(60)가 형성된 PBN 뚜껑체(70)와, 상기 PBN 뚜껑체(70)의 외부 표면에 상기 방출구(60)와 대응되는 구멍과 가열시에 전류에 의한 자기장이 시료에 영향을 미치지 않도록 가열에 적합하게 패터닝(예를 들면, 대칭형 패턴)되어 증착된 PG로 구성되는 제2 발열부(80)와, 알루미늄과 같이 PBN에 잘 유착되는 시료가 뚜껑체에 붙지 않도록 하기 위하여 상기 PBN 도가니의 내부 표면에 증착된 PG로 구성된 제2 보호막(90)과, 상기 제2 발열부(80)와 상기 제2 보호막(90)을 전기적으로 절연하기 위하여 PG가 제거된 제2 절연부(100)를 포함하는 구성이다.

이 경우도 상기 각각의 발열부에 전류를 공급했을 때, 상기 PBN 뚜껑체(70)의 온도가 상기 PBN 도가니(10)의 온도보다 높게 유지되도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 5는 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원 제작방법에 관한 제1 실시예 및 제3 실시예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 5에 도시한 바와 같이, 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원 제작방법은, 진공 증착시스템의 증발원 제작방법에 있어서, PBN 도가니를 준비하는 단계(S100)와, 상기 PBN 도가니의 외부 표면에 500마이크로미터 이하의 PG를 증착하여 제1 발열층을 형성하는 단계(S110)와, 상기 PBN 도가니 외부 표면에 형성된 제1 발열층에 전류에 의한 자기장이 시료에 영향을 미치지 않고 가열에 적합한 패턴(예를 들면, 대칭형 패턴)을 형성하는 단계(S120)를 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 발열부 일체형 고효율 증발원 제작방법에 관한 제3 실시예는, 상기 PBN 도가니를 덮고, 증발을 위한 방출구가 형성된 PBN 뚜껑체를 준비하는 단계(S130)와, 상기 PBN 뚜껑체의 외부 표면에 500 마이크미터 이하의 PG를 증착하여 제2 발열층을 형성하는 단계(S140)와, 상기 PBN 뚜껑체의 외부 표면에 형성된 제2 발열층에 상기 PBN 뚜껑체의 방출구와 대응되는 구멍과 전류에 의한 자기장이 시료에 영향을 미치지 않고 가열에 적합한 패턴(예를 들면, 대칭형 패턴)을 형성하는 단계(S150)를 더 포함할 수 있다.

상기 각각의 발열층에 전류를 공급했을 때, 상기 PBN 뚜껑체의 온도가 상기 PBN 도가니의 온도보다 높게 유지되도록 구성되는 것이 바람직하다.

상기 PBN 도가니의 외부 표면에 500 마이크미터 이하의 PG를 증착하여 제1 발열층을 형성하는 단계(S110)는 CVD 기법으로 형성할 수 있으며, 상기 PBN 도가니 외부 표면에 형성된 제1 발열층에 전류에 의한 자기장이 시료에 영향을 미치지 않고 가열에 적합한 패턴(예를 들면, 대칭형 패턴)을 형성하는 단계(S120)는 기계적인 방법으로 제거하거나 레이저빔으로 PG를 섭씨 400도 이상으로 가열하여 PG의 일 부를 제거하는 기법에 의해 형성할 수 있다.

도 6은 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원 제작방법에 관한 제2 실시예 및 제4실시예를 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6에 도시한 바와 같이, 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원 제작방법에 관한 제2 실시예는 상기 제1 실시예에서, 상기 PBN 도가니의 내부 표면에 PG를 증착하여 보호막을 더 형성하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원 제작방법에 관한 제2 실시예는, 진공 증착시스템의 증발원 제작방법에 있어서, PBN 도가니를 준비하는 단계(S200)와, 상기 PBN 도가니의 내부 및 외부 표면에 500 마이크로미터 이하의 PG를 증착하는 단계(S210)와, 상기 PBN 도가니 외부 표면에 형성된 제1 발열층에 전류에 의한 자기장이 시료에 영향을 미치지 않고 가열에 적합한 패턴(예를 들면, 대칭형 패턴)을 형성하는 단계(S220)와, 상기 제1 발열층과 제1 보호막을 전기적으로 절연시키는 절연부를 형성하는 단계(S230)를 포함한다.

또한, 본 발명의 상기 발열부 일체형 고효율 증발원 제작방법에 관한 제4 실시예는, 상기 PBN 도가니를 덮고, 증발을 위한 방출구가 형성된 PBN 뚜껑체를 준비하는 단계(S240)와, 상기 PBN 뚜껑체의 내부 및 외부 표면에 500 마이크로미터 이하의 PG를 증착하는 단계(S250)와, 상기 PBN 뚜껑체의 외부 표면에 형성된 제2 발열층에 상기 PBN 뚜껑체의 방출구와 대응되는 구멍과 전류에 의한 자기장이 시료에 영향을 미치지 않고 가열에 적합한 패턴(예를 들면, 대칭형 패턴)을 형성하는 단계(S260)와, 상기 제2 발열층과 상기 제2 보호막을 전기적으로 절연시키기 위한 절 연부를 형성하는 단계(S270)를 포함한다.

상기 각각의 발열층에 전류를 공급했을 때, 상기 PBN 뚜껑체의 온도가 상기 PBN 도가니의 온도보다 높게 유지되도록 구성되는 것이 바람직하다.

도 7을 참조하면 대각선의 길이가 600mm인 직사각형 기판에 뚜껑체가 없는 일반적인 증발원을 사용하여 재료를 증착하는 경우 증발원의 출구는 기판의 중심에서 560mm 아래쪽, 그리고 측면으로 350mm 정도 떨어진 곳에 위치하도록 배치하고 기판을 회전하면서 증착할 경우 증착되는 재료의 균일도는 90% 정도가 되며, 증발된 재료가 기판에 도달하는 비율은 15%정도가 된다. 나머지 85%는 기판에 도달하지 못하고 진공 시스템의 안쪽 벽에 붙어서 소모되게 된다.

도 8과 같이 본 발명에 의한 발열부 일체형 증발원을 사용하여 뚜껑체에 방출구의 방향이 기판상의 세점을 향하도록 3개의 방출구를 형성할 경우 시료의 균일도도 95% 정도로 향상되고, 증발된 재료가 기판에 도달하는 비율은 약 24% 정도가 된다. 방출구가 다수 존재하는 뚜껑체를 사용함으로써 뚜껑체가 없는 증발원에 비하여 재료의 사용 효율을 약 60% 증가시킬 수 있다.

뚜껑체에 발열체가 존재하지 않는 일반적인 도가니의 경우, 도가니 상부가 중간부에 비하여 온도가 낮게 된다. 이러한 일반적인 도가니에 발열부가 없는 뚜껑체를 사용할 경우에는 도가니에서 증발된 재료가 뚜껑체에 다시 응축하게 되므로 방출구가 막히는 문제점이 발생하게 되므로 발열부 일체형 증발원이 아닌 경우 다수의 방출구가 존재하는 뚜껑체를 사용할 수 없다.

상기 본 발명의 실시예에서 제작된 증발원은 도 9와 같이 전원 공급용 전극(400)과 열전대(Thermocouple, T/C)용 전극이 장착된 진공 플랜지(200)에 장착할 수 있다. 이때 전원 공급용 전극은 제1 발열체와 제2 발열체에 전원을 공급하도록 연결되고 열전대용 전극은 증발원의 온도를 측정할 수 있도록 연결된다. 전원 공급용 전극을 지지대로 사용함으로써 구조를 단순화할 수 있다. 스페이서(Spacer)(300)는 증발원이 움직이지 않도록 증발원을 고정하는 역할을 하며 열손실을 최소화하기 위하여 증발원과의 접촉을 최소화하는 구조를 갖게 된다.

상기 스페이서(300)는 예를 들면, 도 10과 같은 형태로 구성할 수 있다.

이상에서 설명한 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원 및 그 제작방법에 관한 발명의 기술적 범위는 상술한 실시예 들로 한정되는 것이 아니다. 본 발명의 기술적 사상에 포함되는 예측 가능한 다양한 실시예를 당연히 포함하고 있다. 예를 들면, 제1 내지 제4실시예에 적용된 발열체를 보호하기 위하여 제1발열체 및 제2 발열체의 외부에 PBN을 추가로 증착할 수 있다. 이때에는 전원공급용 전극과의 연결을 위한 부분에는 PBN이 증착되지 않도록 한다.

도 1은 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원의 제1 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.

도 2는 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원의 제2 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.

도 3은 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원의 제3 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.

도 4는 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원의 제4 실시예에 관한 개략적인 구성도이다.

도 5는 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원 제작방법의 제1 실시예 및 제3 실시예에 관한 흐름도이다.

도 6은 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원 제작방법의 제2 실시예 및 제4 실시예에 관한 흐름도이다.

도 7은 일반적인 증발원을 사용하여 진공 증착을 하는 시스템의 예(a) 및 증착된 박막의 균일도와 재료 사용효율(b)에 관한 개략도이다.

도 8 은 본 발명의 발열부 일체형 고효율 증발원을 사용하여 진공 증착을 하는 시스템의 예(a) 및 증착된 박막의 균일도와 재료 사용효율(b) 에 관한 개략도이다.

도 9는 본 발명의 증발원을 채용한 증발기에 관한 구성도이다.

도 10은 도 9의 스페이서에 관한 구성도이다.

Claims (15)

1. 진공 증착시스템에서 사용되는 증발원에 있어서,

   재료를 담기 위한 PBN(pyrolytic boron nitride, 열분해질화붕소) 도가니와,

   상기 PBN 도가니의 외부 표면에 증착되고, 가열 패턴이 형성된 제1 발열부를 포함하고,

   상기 제1 발열부는 500 마이크로미터 이하의 열분해 흑연(PG, Pyrolytic Graphite)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열부 일체형 고효율 증발원.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기PBN 도가니의 내부 표면에 증착되어 알루미늄과 같이 PBN에 잘 유착되는 시료로부터 도가니를 보호하고, 제1 발열체와 전기적으로 절연되도록 일부가 제거된 제1 보호막을 더 포함하는 발열부 일체형 고효율 증발원.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 PBN 도가니의 개구부를 덮고, 증발을 위한 방출구가 형성된 PBN 뚜껑체와, 상기 PBN 뚜껑체의 외부 표면에 증착되고, 상기 PBN 뚜껑체의 방출구와 대응되는 구멍과 가열 패턴이 형성된 제2 발열부를 더 포함하고,

   상기 제1 발열부 및 제2 발열부에 전류를 인가했을 때, 상기 제2 발열부의 온도가 상기 제1 발열부의 온도보다 높게 유지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 발열부 일체형 고효율 증발원.
4. 청구항 3에 있어서,

   상기 PBN 뚜껑체의 내부 표면에 증착되어 알루미늄과 같이 PBN에 잘 유착되는 시료로부터 뚜껑체를 보호하고, 상기 제1 발열부 및 제2 발열부와 전기적으로 절연되도록 일부가 제거된 제2 보호막을 더 포함하는 발열부 일체형 고효율 증발원.
5. 청구항 2 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 보호막은 500 마이크로미터 이하의 열분해 흑연(PG, Pyrolytic Graphite)으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발열부 일체형 고효율 증발원.
6. 청구항 1 내지 청구항 4 중 어느 한 항에 있어서,

   상기 발열부의 패턴은 대칭형인 것을 특징으로 하는 발열부 일체형 고효율 증발원.
7. 청구항 3 또는 청구항 4에 있어서,

   상기 방출구는, 1개 이상으로 구성되며, 각각의 방출구는 깔때기 형태를 가지며 그 중심선은 시료의 각각 다른 부분을 향하도록 제작되는 것을 특징으로 하는 일체형 고효율 증발원.
8. PBN 도가니를 준비하는 단계와,

   상기 PBN 도가니의 외부 표면에 500 마이크미터 이하의 열분해 흑연을 증착하여 제1 발열층을 형성하는 단계와,

   상기 PBN 도가니 외부 표면에 형성된 제1 발열층에 가열 패턴을 형성하는 단계를 포함하는 발열부 일체형 고효율 증발원 제작 방법.
9. 청구항 8에 있어서,

   상기 PBN 도가니를 덮고, 증발을 위한 방출구가 형성된 PBN 뚜껑체를 준비하는 단계와,

   상기 PBN 뚜껑체의 외부 표면에 500 마이크로미터 이하의 열분해 흑연을 증착하여 제2 발열층을 형성하는 단계와,

   상기 PBN 뚜껑체의 외부 표면에 형성된 제2 발열층에 상기 PBN 뚜껑체의 방출구와 대응되는 구멍과 가열 패턴을 형성하는 단계를 더 포함하는 발열부 일체형 고효율 증발원 제작 방법.
10. 청구항 8에 있어서,

    상기 PBN 도가니의 내부 및 외부 표면에 동시에 500마이크로미터 이하의 열 분해 흑연을 증착하여 제1 보호막을 형성하는 단계와,

    상기 제1 발열층과 제1 보호막을 전기적으로 절연시키는 절연부를 형성하는 단계를 더 포함하는 발열부 일체형 고효율 증발원 제작 방법.
11. 청구항 10에 있어서,

    증발을 위한 방출구가 형성된 PBN 뚜껑체를 준비하는 단계와,

    상기 PBN 뚜껑체의 내부 및 외부 표면에 동시에500마이크로미터 이하의 열분해 흑연을 증착하여 제2 발열층 및 제2보호막을 형성하는 단계와,

    상기 PBN 뚜껑체의 외부 표면에 형성된 제2 발열층에 상기 PBN 뚜껑체의 방출구와 대응되는 구멍과 가열 패턴을 형성하는 단계와,

    상기 제2 발열층과 상기 제2 보호막을 전기적으로 절연시키기 위하여 상기 PBN 뚜껑체의 내부 표면에 형성된 제2 보호막에 절연부를 형성하는 단계를 더 포함하는 발열부 일체형 고효율 증발원 제작 방법.
12. 청구항 8 내지 청구항 11 중 어느 한 항에 있어서,

    상기 발열층의 패턴은 대칭형인 것을 특징으로 하는 일체형 고효율 증발원 제작 방법.
13. 청구항 9 또는 청구항 11에 있어서,

    상기 발열층에 전류를 인가했을 때, 상기 PBN 뚜껑체의 온도가 상기 PBN 도가니의 온도보다 높게 유지되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 일체형 고효율 증발원 제작 방법.
14. 발열부 일체형 증발원과,

    상기 발열부 일체형 증발원을 장착하기 위한 진공 플랜지와,

    상기 발열부 일체형 증발원에 전원을 공급하기 위한 전원공급용 전극을 포함하고,

    상기 전원공급용 전극은 상기 진공 플랜지에 상기 발열부 일체형 증발원을 장착하기 위한 지지대로 사용되는 것을 특징으로 하는 증발기.
15. 청구항 14에 있어서,

    상기 발열부 일체형 증발원을 기울여서 진공 플랜지에 장착할 경우 힘을 받아서 움직이는 것을 방지하고 파손을 방지하기 위하여, 접촉 면적이 최소화되도록 제작된 간격 유지 장치(spacer)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발기.

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