KR101186609B1 - 열복사 가열형 선형 증발원 장치 - Google Patents

Abstract

진공 분위기에서 증착되는 유기물 박막의 균일성을 향상시킬 수 있는 열복사 가열형 선형 증발원 장치가 제공된다. 선형 증발원 장치는 소스 물질이 저장되며 일측에 개구부를 구비하는 제1 도가니, 제1 도가니 외측에 제1 도가니를 감싸도록 배열되는 제2 도가니, 제2 도가니에 열을 공급하여 소스 물질을 가열하는 발열부, 및 제1 도가니의 개구부를 부분적으로 덮는 덮개를 포함한다. 제1 도가니는 제2 도가니의 열전도 및/또는 열복사파에 의해 가열된다.

Description

열복사 가열형 선형 증발원 장치{THERMAL RADIATION HEATING TYPE LINEAR EFFUSION CELL}

본 발명은 진공 분위기에서 유기물 소스 물질을 증발시키는 증발원 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 증착된 유기물 박막의 균일성을 향상시킬 수 있는 열복사 가열형 선형 증발원 장치에 관한 것이다.

진공 증착용 도가니형 증발원 장치(Crucible type Effusion Cell)은 분자선 증착기(Molecular Beam Epitaxy) 또는 유기물 분자선 증착기(Organic Molecular Beam Deposition)에 필수적으로 사용되는 핵심 장치이다. 이 장치들은 불순물 유입이 최대한 배제되어야 하는 광소자나 유기 디스플레이의 최적 성능을 구현하기 위해 필수적이다.

유기 디스플레이 소자를 제작함에 있어 기존의 저항가열식 증발원은 평면 형태 또는 코일 형태의 발열체를 사용하기 때문에 유기물 소스 자체의 미세한 온도 조절이 거의 불가능하고, 불순물 유입 문제를 근본적으로 해결하기 어렵다. 또한, 기존의 고온용 도가니형 증발원의 경우 발열체를 회전체 형태로 성형하거나 판상 저항체를 가공하여 사용하는데 이러한 구조는 발열체의 작동시 열 전달 및 방출이 원활하지 않아 미세한 온도 조절이 불가능하다.

따라서, 기존의 증발원에서는 증착(Deposition)하고자 하는 박막(Thin Film)의 두께 조절이 어렵다. 또한, 소스에 가해지는 열 분배의 조절이 용이하지 않으므로 유기물 소스가 상부부터 증발되지 않아 증착에 어려움이 있으며 노즐의 크로킹 현상이 발생하는 문제점이 있다.

더욱이, 기존의 증발원을 이용하는 증착 방법에서는 도가니 아래 또는 옆면의 표면에 온도 센서를 접촉시켜 온도 제어를 하고 있다. 하지만, 이러한 방법은 실제 소스의 온도와 온도 센서의 측정 온도 간에 편차가 많이 나게 되며 온도 센서의 위치가 소스보다 열원과 너무 가까워 실제적인 제어가 불가능하다. 특히, 200℃에서 350℃ 사이의 저온에서는 온도 센서에서 측정된 온도와 실제 소스의 온도 편차가 설정 온도에서 ±1℃ 이상 벗어나는 경우가 많다. 따라서, 기존의 방법은 유기물과 같이 승화성이 있는 재료를 증착하는 데 있어 증발량 조절이 매우 어렵다는 문제점이 있다.

본 발명은 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 유기물 증착에 최적의 조건으로 도가니 내의 열 분배를 제어할 수 있는 열복사 가열형 선형 증발원 장치를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 다른 목적은 수직배열형 발열체의 수직 배열 간격을 조절함으로써 선형 증발원 도가니의 중간과 가장자리의 온도 편차를 줄일 수 있는 열복사 가열형 선형 증발원 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 도가니 내의 소스 물질에 대한 온도 구배가 아래쪽으로 내려가면서 낮아지는 역삼각형 구조 형태를 구비하도록 구성요소들을 배열함으로써, 기판에 증착되는 박막의 균일성을 크게 향상시킬 수 있는 열복사 가열형 선형 증발원 장치를 제공하는 것이다.

상기 기술적 과제를 해결하기 위하여 본 발명의 일 측면에 의하면, 소스 물질이 저장되며 일측에 개구부를 구비하는 제1 도가니; 제1 도가니 외측에 상기 제1 도가니를 감싸도록 설치되는 제2 도가니; 제2 도가니에 열을 공급하여 소스 물질을 가열하는 발열부; 및 제1 도가니의 개구부를 부분적으로 덮는 덮개를 포함하는 열복사 가열형 선형 증발원 장치가 제공된다. 여기서, 제1 도가니는 제2 도가니의 열전도에 의해 가열된다.

일 실시예에서, 제2 도가니는 서로 분리가능하게 결합되는 상부 제2 도가니와 하부 제2 도가니를 포함한다.

일 실시예에서, 발열부는 상부 제2 도가니의 상부 외주면을 따라 배치된다.

일 실시예에서, 하부 제2 도가니의 벽 두께는 상부 제2 도가니에 인접한 부분보다 멀리 위치한 부분의 두께가 얇다.

일 실시예에서, 발열부는 미앤더링 형태의 저항선을 포함하며, 소스 물질이 증발하여 배출되는 방향과 직교하는 방향에서 제2 도가니의 외주면 상에 위치하는 저항선의 밀도가 제2 도가니의 중앙부보다 가장자리에서 더 크다.

일 실시예에서, 열복사 가열형 선형 증발원 장치는 덮개와 마주하는 하부 제2 도가니의 하부측을 지지하며 덮개보다 열전도율이 높은 하부 지지대를 더 포함한다.

일 실시예에서, 덮개는 제2 도가니의 열전도에 의해 가열되는 흑연판을 포함한다.

일 실시예에서, 열복사 가열형 선형 증발원 장치는 제1 도가니 및 제2 도가니와, 발열부, 하부 지지대, 및 덮개를 감싸는 반사판을 더 포함한다.

일 실시예에서, 열복사 가열형 선형 증발원 장치는 반사판을 사이에 두고 덮개와 마주하도록 배열되며 덮개 부분으로의 열 방출을 차단하는 제1 열차단부를 더 포함한다.

일 실시예에서, 열복사 가열형 선형 증발원 장치는 덮개를 사이에 두고 가열부와 마주하는 측에 배열되며 덮개를 통해 외부로 방출되는 열을 차단하는 제2 열차단부를 더 포함한다.

일 실시예에서, 열복사 가열형 선형 증발원 장치의 상기 덮개는 상기 소스 물질을 상기 제1 도가니 외부로 배출하는 배출부를 구비하며, 상기 배출부는 상기 덮개의 몸체 내부를 지그재그 형태로 관통한다

일 실시예에서, 열복사 가열형 선형 증발원 장치는 소스 물질이 증발되어 나오는 덮개의 배출부의 가장자리에 배열되며 배출부의 크기와 방향을 조절하는 조절부를 더 포함한다.

본 발명에 의하면, 유기물 증착에 최적의 조건으로 도가니 내의 온도 구배를 제공할 수 있다. 즉, 도가니 전체의 온도 편차를 줄이기 위해 이중 도가니 구조와 수직 배열형 발열부 구조 등에 의해 도가니의 온도를 정밀 제어할 수 있다. 따라서, 도가니 내의 열전도도가 낮은 유기물 소스가 도가니 상부에서부터 증발할 수 있으며, 이에 의하여 유기물 소스의 튐 현상을 최소화시키고 증발 속도를 높일 수 있다.

또한, 수직 배열형 발열부의 수직 배열 간격을 조절함으로써 도가니의 중간 부분과 가장자리 부분의 온도 편차를 줄일 수 있다.

아울러, 도가니 상부의 배출구의 크기나 구조를 덮개 또는 덮개와 조절부에 의해 조절함으로써, 유기물 소스의 증착량 및 균일도를 조절하면서 도가니의 온도 구배를 정밀 제어할 수 있다.

본 발명의 열복사 가열형 선형 증발원 장치를 채용하면, 기판에 증착되는 유기물 박막의 균일성을 획기적으로 증가시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열복사 가열형 선형 증발원 장치의 개략적인 단면도이다.
도 2는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용할 수 있는 상, 하부가 분리가능한 제2 도가니의 형태를 나타낸 단면도이다.
도 3a 및 도 3b는 도 2의 제2 도가니에 있어서 하부 제2 도가니로서 채용가능한 또 다른 도가니 구조를 설명하기 위한 단면도들이다.
도 4a는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용된 덮개 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 4b는 도 4a의 덮개의 Ⅳ-Ⅳ선에 의한 단면도이다.
도 5a는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용가능한 다른 덮개 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 5b는 도 5a의 덮개의 Ⅴ-Ⅴ선에 의한 단면도이다.
도 6a는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용가능한 또 다른 덮개 구조를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 6b는 도 6a의 덮개의 Ⅵ-Ⅵ선에 의한 단면도이다.
도 7a는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용가능한 발열부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7b는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용가능한 또 다른 발열부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열복사 가열형 선형 증발원 장치를 3차원으로 나타낸 부분 분해 사시도이다.

이하, 첨부 도면을 참조하여 본 발명에 의한 실시예들을 상세하게 설명한다.

우선, 본 발명의 실시예에 따른 열복사 가열형 선형 증발원 장치의 전체적인 구성을 개략적으로 설명하면 다음과 같다.

열복사 가열형 선형 증발원 장치는 진공 분위기에서 도가니 내부에 들어있는 소스 물질을 가열하여 증발시키는 장치로서, 도가니, 발열부, 및 덮개를 포함한다.

도가니는 소스 물질을 저장하며, 특히 도가니는 소스 물질의 정밀 가열과 소스 물질의 온도 구배에 대한 정밀 제어를 위해 이중 도가니 구조를 구비한다. 이중 도가니 구조는 내부 도가니(또는 제1 도가니)와 외부 도가니(또는 제2 도가니)를 포함하며, 외부 도가니는 소스 물질이 담겨있는 내부 도가니에 열을 골고루 전달한다. 내부 도가니의 상부와 하부 간의 온도 구배를 위해 외부 도가니는 상부 외부 도가니(또는 상부 제2 도가니)와 하부 외부 도가니(또는 하부 제2 도가니)를 포함하는 것이 바람직하다.

발열부는 도가니에 열을 공급하는 열원으로서, 저항선으로 형성되는 것이 바람직하다. 저항선을 이용하면, 선형 증발원 장치에 적절히 적용하기 위하여 예컨대 도가니의 전체 온도 편차 특히 선형 도가니의 길이 방향에서의 온도 편차를 줄이기 위하여, 발열부를 수직 배열형 구조로 설치할 수 있다. 여기서, 수직은 선형 도가니의 길이 방향과 대략 직교하는 방향으로 연장하는 방향을 지칭한다. 전술한 경우에 있어서, 발열부를 상부 외부 도가니의 외주면 상에 배열하면, 외부 도가니의 열전도 또는 열복사에 의해 내부 도가니와 그 내부의 소스 물질이 가열되고, 이때 내부 도가니와 소스 물질은 도가니 하부로 가면서 온도가 낮아지는 온도 구배를 가지게 된다.

덮개는 도가니 내에서 증발된 소스 물질이 방출되는 배출구를 구비한다. 덮개는 도가니 전체에 있어서 도가니 상부의 온도가 제일 높은 온도가 되도록 도가니의 개구부를 부분적으로 덮는다. 특히, 덮개는 탄소 또는 탄소 복합재료로 형성되는 것이 바람직하다. 예컨대, 덮개로는 크기를 가변할 수 있는 흑연판이 사용될 수 있다. 그 경우, 덮개를 통해 열복사파가 방사되는 것을 방지하고 소스 물질의 분자선 배출량 및 방향을 용이하게 조절할 수 있다.

본 발명의 열복사 가열형 선형 증발원 장치에 채용가능한 다양한 실시예에 대하여 아래에서 좀더 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 열복사 가열형 선형 증발원 장치의 개략적인 단면도이다.

도 1를 참조하면, 본 실시예에 따른 열복사 가열형 선형 증발원 장치(이하, 선형 증발원 장치라고 한다)(1)는, 제1 도가니(5), 제2 도가니(6), 발열부(9), 및 덮개(2)를 포함한다. 또한, 선형 증발원 장치(1)는 하부 지지대(8), 반사판(10), 제1 열차단부(3), 및 제2 열차단부(4)를 더 포함한다.

제1 도가니(5)는 유기물 소스 물질(11)을 저장하며 그 입구(또는 개구부)가 상방향으로 개방되어 있다. 제1 도가니(5)는 석영(Quartz) 도가니로 구현될 수 있다.

제2 도가니(6)는 제1 도가니(5)의 상부측 개구부를 제외하고 제1 도가니(5)를 감싸도록 설치된다. 제2 도가니(6)는 흑연(Graphite) 도가니로 구현될 수 있다.

발열부(9)는 제2 도가니(6)의 상부측 외주면을 따라 배치되고 열을 방출하며 제2 도가니(6)를 가열한다.

덮개(2)는 제1 도가니(5)의 개구부를 부분적으로 덮는다. 즉, 덮개(2)는 제1 도가니(5) 내에서 증발되는 소스 물질(11)의 배출을 위한 배출부를 구비하며, 제1 도가니(5)의 개구부에 배열된다. 덮개(2)는 제1 도가니(5) 내부나 발열부(9)의 열복사파가 도가니 상부측으로 방사되는 것을 차단하고, 제1 도가니(5)에서 배출되는 분자선의 방향과 배출량을 조절한다. 덮개(2)의 재료로는 흑연판이 사용될 수 있다.

하부 지지대(8)는 제2 도가니(6)의 하부측을 지지한다. 여기서, 제2 도가니(6)의 하부측은 제2 도가니(6)에 있어서 덮개(2)에 인접한 부분을 상부측이라 할 때, 상부측과 마주하는 측 또는 상부측의 반대쪽에 위치하는 측을 지칭한다. 하부 지지대(8)는 제2 도가니(6)의 하부측이 상부측보다 쉽게 냉각될 수 있도록 즉, 하부측의 냉각이 원하는 정도로 유도될 수 있도록 방열성이 우수한 재료로 형성된다. 하부 지지대(8)의 방열성은 적어도 덮개(2)의 방열성보다 큰 것이 바람직하고, 하부 지지대(8)의 재료로는 금속 또는 합금 재료가 사용될 수 있다.

반사판(10)은 발열부(9) 외측에 배치되어 발열부(9)의 열을 반사시켜 제2 도가니(6)에 대한 열 효율을 높인다. 반사판(10)은 발열부(9)와 함께 제2 도가니(6) 전체를 포위하도록 배치되는 것이 바람직하다. 반사판(10)으로는 알루미늄 판재 등과 같은 열반사 단열재나, 일반 단열재의 적어도 한쪽 표면에서 반사식 단열 필름이 코팅된 부재가 사용될 수 있다.

제1 열차단부(3)는 발열부(9)와 제1 및 제2 도가니들(5, 6)의 외측면 상부에 배치되어 덮개(2)의 가열 효과를 증대시키고 반사판(10)의 측면 상부를 통해 외부로 방출되는 열을 차단한다. 제1 열차단부(3)는 별도의 열반사 단열재나, 반사식 단열 필름이나, 반사식 단열 필름이 코팅된 단열재로 구현될 수 있다.

제2 열차단부(4)는 덮개(2)의 상부에 배치되어 외부로 유출되는 열손실을 최소화시킨다. 제2 열차단부(4)는 제1 열차단부(3)와 유사한 재료로 구현될 수 있다. 또한, 제2 열차단부(4)는 제1 열차단부(3)와 일체로 형성될 수 있다.

본 실시예에 따른 선형 증발원 장치의 작동 과정을 설명하면 다음과 같다.

발열부(9)를 작동시키면, 발열부(9)의 열에 의해 제2 도가니(6)가 가열된다. 가열된 제2 도가니(6)의 열전도 및 열복사에 의해 제1 도가니(5)가 가열되며, 이때 제1 도가니(5)는 제2 도가니(6)로부터 전달된 열복사파를 투과시켜 내부의 소스 물질(11)이 가열되도록 작용한다. 가열된 유기물 소스 물질(11)은 증발되어 분자선 형태로 도가니 외부로 배출된다.

본 실시예에서, 반사판(10)은, 발열부(9)에서 배출되는 열을 외부로 방출하지 않고 열복사파를 내부로 반사시켜 제2 도가니(6)에 전달되는 열복사파를 최대화 시키는 기능을 수행한다.

제2 도가니(6)의 측면 상부에 배열된 발열부(9)에 의해 제2 도가니(6)의 상부에 먼저 열복사파가 전달되어 가열되면, 열전도에 의해 제2 도가니(6)의 하부와 덮개(2)가 가열된다. 이때, 제2 도가니(6)의 상부에 배열된 발열부(9)와 하부측을 지지하는 하부 지지대(8)에 의해, 선형 증발원 장치(1) 전체에서의 온도 구배는 덮개(2), 제2 도가니(6)의 상부, 제2 도가니(6)의 하부가 그 기재된 순서대로 온도가 낮아지는 형태를 가지게 된다. 즉, 제1 도가니(5) 내부의 온도 구배는 덮개(2)가 위치한 상부측에서부터 하부 지지대(8)가 위치한 하부측으로 내려올수록 온도가 낮아지는 역피라미드 형태의 온도 구배를 가지게 된다.

전술한 온도 구배의 역구조에 의하여, 열전도도가 낮은 유기물은 제1 도가니(5) 내부에 저장된 상태에서 그 상부에서부터 증발할 수 있게 된다. 이것은 본 실시예의 장치가 유기물 소스 물질(11)의 튐 현상을 최소화할 수 있고 유기물 소스 물질(11)의 증발 속도를 높일 수 있는 효과가 있음을 나타낸다.

더욱이, 본 실시예에 따른 선형 증발원 장치(1)에서는 반사판(10)의 상단을 게재하고 덮개(2)와 마주하도록 배열되는 제1 열차단부(3)를 채용함으로써, 도가니 외부로 배출되는 열을 차단하고 열손실을 최소화하며 가열 효과를 극대화시켜 덮개(2)의 온도가 장치 전체에서 상대적으로 높게 형성되도록 한다.

또한, 본 실시예에 따른 선형 증발원 장치(1)에서는 제1 열차단부(3)의 상부에 제2 열차단부(4)를 배치시킴으로써, 외부로 유출되는 열을 2중으로 차단시켜 기판 방향으로 유실되는 열을 최소화시킨다. 제2 열차단부(4)에 의하면, 원하지 않게 기판을 가열하는 효과를 최소화시킬 수 있다.

전술한 제1 열차단부(3) 및/또는 제2 열차단부(4)를 채용하면, 소스 물질(11)이 덮개(2)의 배출구를 막는 크로킹(crocking) 현상을 방지할 수 있다.

도 2는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용할 수 있는 상, 하부가 분리가능한 제2 도가니의 형태를 나타낸 단면도이다.

본 실시예에 따른 선형 증발원 장치에 있어서, 제2 도가니는 제2 도가니의 상부와 하부 간의 좀 더 효과적인 온도 구배를 위하여 도 2에 도시한 바와 같이 제2 도가니를 분리구조로 채택할 수 있다. 예컨대, 제2 도가니는 상부 제2 도가니(6a) 및 하부 제2 도가니(6b)를 포함한다.

상부 제2 도가니(6a)와 하부 제2 도가니(6b)는 독립적으로 제조되어 결합된다. 상부 제2 도가니(6a)와 하부 제2 도가니(6b)는 서로 분리가능하게 결합될 수 있다. 상부 제2 도가니(6a)와 하부 제2 도가니(6b)는 서로 간의 결합을 위한 결합부(7a; 7b)를 각각 구비할 수 있다. 한 쌍의 결합부(7a, 7b)는 서로 짝맞추어 끼워지는 요철부 형태를 구비할 수 있다. 물론, 본 실시예에 따른 제2 도가니는 상부 제2 도가니(6a)와 하부 제2 도가니(6b) 사이에 중간 제2 도가니(미도시)가 배열되도록 구현될 수 있다.

제2 도가니를 복수의 도가니들로 구성하고, 복수의 도가니들은 소스 물질이 증발하는 방향과 대략 평행한 방향(이하 수직 방향이라 한다)으로 복수의 도가니들을 적층하여 배열하면, 좀더 쉽게 덮개와 하부 지지대 사이에서 제2 도가니의 온도가 상부측에서 하부측으로 내려가면서 낮아지는 형태를 갖도록 할 수 있다. 전술한 구성에 의하면, 제1 도가니 내의 유기물 소스를 그 상부에서부터 증발시키기 위한 온도 제어를 용이하게 수행할 수 있다.

도 3a 및 도 3b는 도 2의 제2 도가니에 있어서 하부 제2 도가니로서 채용가능한 또 다른 도가니 구조를 설명하기 위한 단면도들이다.

본 실시예에 따른 제2 도가니는 상부 제2 도가니(미도시)와 하부 제2 도가니(6c)를 포함한다. 다만, 본 실시예에 따른 상부 제2 도가니 및 하부 제2 도가니(6c)는 별도의 결합부를 구비하지 않고, 다른 구성요소들에 의해 끼워맞추어져 배열될 수 있다. 예컨대, 하부 제2 도가니(6c)는 도 3a에 도시한 바와 같이 그 단면이 평평한 상단부(7c)를 구비할 수 있다.

또한, 본 발명의 또 다른 일 실시예에서는, 하부 제2 도가니(6d)의 벽 두께가 상부측 및 하부측에서 서로 다르게 구성될 수 있다. 도 3b에 도시한 바와 같이, 하부 제2 도가니(6d)에 있어서, 하부측의 벽 두께(w2)는 상부측의 벽 두께(w1)보다 얇다. 이러한 구성에 의하면, 하부 제2 도가니(6d)의 결합부(7b) 측으로부터의 열전도 또는 열복사파의 에너지 양을 용이하게 감소시킬 수 있으므로, 제1 도가니와 도가니 내부의 유기물 소스 물질에 가해지는 열 에너지 양을 효율적으로 감소시킬 수 있다. 즉, 본 실시예에 의하면, 덮개, 하부 지지대, 및/또는 제1 및 제2 열차단부와 결합 구조에 더하여 하부 제2 도가니(6d)의 벽 두께를 변화시킴으로써, 소스 물질의 온도가 상부 표면에서부터 아래로 내려갈수록 낮아지도록 소스 물질의 온도를 용이하게 제어할 수 있다.

전술한 구성에 있어서, 제2 도가니의 기본 구조는 도 2의 상부 제2 도가니(6a) 및 하부 제2 도가니(6b)를 포함할 수 있다. 다만, 소스 물질의 종류 및 특성 등의 조건에 따라 도 3a 또는 도 3b에 도시한 형태의 하부 제2 도가니가 대체되어 사용될 수 있다.

도 4는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용된 덮개 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 4의 (a)는 덮개의 평면도이고, 도 4의 (b)는 덮개의 Ⅳ-Ⅳ선에 의한 단면도이다.

도 4를 참조하면, 덮개(2)는 덮개 몸체(21)와 이 덮개 몸체(21)를 관통하는 선형 개구부 또는 선형 배출구(23)를 구비한다. 방사되는 유기물 소스 물질이 기판에 증착될 때, 덮개(2)의 선형 배출구(23)의 양 끝단에 방사되는 소스 물질의 양은 선형 배출구(23)의 중앙부에서 방사되는 소스 물질의 양보다 적다. 따라서, 증착된 박막의 양 끝단의 두께는 그 가운데 부분의 박막의 두께보다 상대적으로 얇게 형성될 수 있다. 이러한 점을 극복하기 위해, 덮개(2)의 배출부(23)의 크기나 구조가 조절될 수 있다.

도 5는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용가능한 다른 덮개 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 5의 (a)는 덮개의 평면도이고, 도 5의 (b)는 덮개의 Ⅴ-Ⅴ선에 의한 단면도이다.

도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 덮개(2a)는 덮개 몸체(21a)와 이 덮개 몸체(21a) 내부를 지그재그 형태로 경유하는 노즐 형태의 배출부(23a)를 구비한다. 본 실시예에 의하면, 발열부에 의해 가열된 도가니 내부의 열복사파가 도가니 상부에 개방된 배출부를 통해 외부로 쉽게 유출되고 이로 인해 도가니 상부의 온도가 저하되고 원하지 않은 열 에너지가 기판에 가해져 기판의 온도가 증가하는 것을 방지할 수 있다.

또한, 전술한 지그재그 형태의 배출부(23a)를 채택하면, 외부로 방출되는 열복사파를 1차적으로 차단시킬 수 있을 뿐만 아니라 소스 물질의 튐 현상을 방지할 수 있다. 예컨대, 소스 물질의 증착율을 높이게 되면, 소스 물질의 튐 현상이 쉽게 발생할 수 있는데, 그 경우, 도 5의 (b)에 도시한 바와 같은 노즐 형태의 배출부(23a)로 인해 도가니 외부로 튀어나가는 소스 물질을 다시 도가니 내부로 보내고 열에 의해 방사되는 소스 물질의 분자선만이 상부로 분사될 수 있도록 할 수 있다.

도 6은 도 1의 선형 증발원 장치에 채용가능한 또 다른 덮개 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다. 도 6의 (a)는 덮개의 평면도이고, 도 6의 (b)는 덮개의 Ⅵ-Ⅵ선에 의한 단면도이다.

도 6을 참조하면, 본 실시예에 따른 덮개(2b)는 덮개 몸체(21)와, 이 덮개 몸체(21)를 관통하는 선형 배출부(23), 및 선형 배출부(23)에 결합하는 조절부(12)를 구비한다. 본 실시예에서는, 조절부(12)를 채용함으로써, 선형 배출부(23)를 통해 나오는 소스 물질의 분자선을 배출 방향과 배출량을 조절할 수 있다. 조절부(12)는 기판 상의 박막에 대한 증착량 및 균일도를 조절하기 위한 조절판으로써 기능하며, 이러한 조절부를 사용하면, 대면적 기판에도 균일한 박막 증착이 가능하다.

전술한 실시예들에 의하면, 덮개의 배출구의 크기나 구조나 배출구에 결합하는 조절부를 채용함으로써, 열복사파의 원하지 않는 유출을 차단하면서 덮개 또는 도가니 상부의 온도가 장치 전체에서 가장 높게 유지되도록 할 수 있으며, 유기물 소스 물질의 배출량과 방향을 용이하게 제어할 수 있다.

도 7a는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용가능한 발열부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 7a를 참조하면, 본 실시예에 따른 발열부(9)는 제2 도가니의 외주면 상부측이나 상부 제2 도가니의 외표면 상에 일정한 또는 규칙적인 배열을 가지고 설치되는 저항선(90)을 포함한다. 저항선(90)의 양단부(91, 92)는 전원(미도시)에 연결된다. 규칙적인 배열은 도 7a에 도시한 바와 같은 x방향으로의 연장 길이보다 y방향으로의 연장 길이가 길고, x방향에 있어서 중간부(93b)와 그 양단부 또는 가장자리부(93a, 93c)에서의 저항선(90)의 간격 또는 밀도가 일정한 미앤더링(meandering) 형태를 구비할 수 있다. 저항선으로는 예컨대, 텅스텐선, 몰리브덴선, 토륨이 첨가된 텅스텐선 등이 사용될 수 있다.

본 실시예의 발열부(9)에 의하면, 주로 수직 방향(y방향)으로 배열되는 부분이 많은 저항선을 제2 도가니 주위에 배치함으로써 수직 방향으로 일정한 발열이 가능하여 국부적인 열의 누적을 최소화할 수 있고, 그에 의해 제2 도가니에 열이 고르게 전달할 수 있다.

도 7b는 도 1의 선형 증발원 장치에 채용가능한 또 다른 발열부 구조를 개략적으로 나타낸 도면이다.

도 7b를 참조하면, 본 실시예에 따른 발열부(9a)는 제2 도가니의 외주면 상부측이나 상부 제2 도가니의 외표면 상에 소정의 배열을 가지고 설치되는 저항선(90)을 포함한다. 소정의 배열은 도 7b에 도시한 바와 같은 x방향으로의 연장 길이보다 y방향으로의 연장 길이가 길고, x방향에 있어서 중간부(95b)에서의 저항선(90)의 간격 또는 밀도가 그 양단부 또는 가장자리부(95a, 95c)에서의 저항선(90)의 간격 또는 밀도보다 작은 구불구불한 형태를 구비할 수 있다.

본 실시예의 발열부(9a)에 의하면, 열복사 가열형 선형 증발원 장치의 도가니 용량이 증가하는 경우에도, 도가니의 가운데 부분에 비하여 가장자리 부분의 온도가 낮은 것을 보완할 수 있다. 즉, 도 7b에 도시한 바와 같이, 저항선(90)의 가운데 부분의 밀도를 작게 함으로써 장치 전체적으로 고른 온도를 유지할 수 있다.

도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 열복사 가열형 선형 증발원 장치를 3차원으로 나타낸 부분 분해 사시도이다.

본 실시예에 따른 열복사 가열형 선형 증발원 장치는 도 8에 도시한 바와 같이 구현될 수 있다. 본 실시예의 선형 증발원 장치의 각 구성요소는 제2 도가니를 제외하고 도 1에 도시한 선형 증발원 장치에 대응할 수 있다.

본 실시예에서, 하부 지지대(8)는 바닥면을 형성하도록 상대적으로 넓은 면적을 갖는 바닥판(13)을 구비할 수 있다. 방열성이 우수한 금속 또는 합금 재료로 만들어진 바닥판(13)을 채용하면, 하부 지지대(8)의 냉각 효과를 더욱 향상시킬 수 있다.

또한, 제1 도가니(5), 상부 제2 도가니(6a), 및 하부 제2 도가니(6b)는 상부측에서 하부측으로 볼 때 예컨대 그 내부 공간이 선 형태를 구비하는 선형으로 배열된다. 이러한 선형 구조에 대응하도록 발열부(9) 또한 상부 제2 도가니(6)의 외측면을 따라 상부 제2 도가니(6)의 길이 방향으로 배열된다. 그리고, 제1 도가니(5)의 상부에 배치되는 덮개(2)에는 유기물 소스 물질이 배출되는 배출부가 선형으로 배열된다.

또한, 상부 및 하부 제2 도가니(6a, 6b)와 발열부(9)의 외주면을 따라 판상의 반사판(10)이 배열되며, 덮개(2)의 상부와 반사판(10)의 상부측 가장자리를 따라 2중 열차단부(4, 3)가 각각 배열된다.

전술한 구성에 의하면, 선형 증발원에 있어서, 도가니 내의 열전도도가 낮은 유기물 소스가 도가니 상부에서부터 증발할 수 있으며, 이에 의하여 유기물 소스의 튐 현상을 최소화시키고 증발 속도를 높일 수 있다.

이상에서, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 본 발명의 구성을 설명하였으나, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것이 아님은 물론이며, 첨부한 청구범위 및 도면에 의해 파악되는 본 발명의 범위 내에서 여러 가지의 변형, 수정 및 개선이 가능하다는 것은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 충분히 이해할 수 있을 것이다.

2...덮개
3,4...열차단판
5...제1 도가니
6...제2 도가니
8...하부 지지대
9...발열부
10...반사판
11...소스 물질
12...조절부

Claims (12)

1. 소스 물질이 저장되며 일측에 개구부를 구비하는 제1 도가니;
   상기 제1 도가니 외측에 상기 제1 도가니를 감싸도록 설치되며, 서로 분리가능하게 결합되는 상부 제2 도가니와 하부 제2 도가니를 구비하는 제2 도가니;
   상기 상부 제2 도가니의 외주면을 따라 배치되고 상기 제2 도가니에 열을 공급하여 상기 소스 물질을 가열하는 발열부;
   상기 제1 도가니의 개구부를 부분적으로 덮는 덮개; 및
   상기 덮개와 마주하는 상기 하부 제2 도가니의 하부측을 지지하며 상기 덮개보다 열전도율이 높은 하부 지지대
   를 포함하며,
   상기 제1 도가니는 상기 제2 도가니의 열전도에 의해 가열되는 열복사 가열형 선형 증발원 장치.
2. 삭제
3. 삭제
4. 삭제
5. 제1항에 있어서,
   상기 발열부는 미앤더링 형태의 저항선을 포함하며, 상기 소스 물질이 증발하여 배출되는 방향과 직교하는 방향에서 상기 제2 도가니의 외주면 상에 위치하는 상기 저항선의 밀도가 상기 제2 도가니의 중앙부보다 가장자리에서 더 큰 열복사 가열형 선형 증발원 장치.
6. 삭제
7. 제1항에 있어서,
   상기 덮개는 상기 제2 도가니의 열전도에 의해 가열되는 흑연판을 포함하는 열복사 가열형 선형 증발원 장치.
8. 제7항에 있어서,
   상기 제1 도가니 및 상기 제2 도가니와, 상기 발열부, 상기 하부 지지대, 및 상기 덮개를 감싸는 반사판을 더 포함하는 열복사 가열형 선형 증발원 장치.
9. 제8항에 있어서,
   상기 반사판을 사이에 두고 상기 덮개와 마주하도록 배열되며 상기 덮개 부분으로의 열 방출을 차단하는 제1 열차단부를 더 포함하는 열복사 가열형 선형 증발원 장치.
10. 제9항에 있어서,
    상기 덮개를 사이에 두고 상기 발열부와 마주하는 측에 배열되며 상기 덮개를 통해 외부로 방출되는 열을 차단하는 제2 열차단부를 더 포함하는 열복사 가열형 선형 증발원 장치.
11. 제1항에 있어서,
    상기 덮개는 상기 소스 물질을 상기 제1 도가니 외부로 배출하는 배출부를 구비하며, 상기 배출부는 상기 덮개의 몸체 내부를 지그재그 형태로 관통하는 열복사 가열형 선형 증발원 장치.
12. 제1항에 있어서,
    상기 소스 물질이 증발되어 나오는 상기 덮개의 배출부의 가장자리에 배열되며 상기 배출부의 크기와 방향을 조절하는 조절부를 더 포함하는 열복사 가열형 선형 증발원 장치.

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