KR101406702B1 - 소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원 및 이를 포함하는 증착 장비 - Google Patents

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Abstract

소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원 및 이를 포함하는 증착 장비가 개시된다. 본 발명에 따른 소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원은, 원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및 상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다. 본 발명에 따른 증착 장비는 전술한 구성을 가지고, 진공 챔버 내에서 기판의 중심을 향해 기울어지게 배치된, 다수의 진공 증발원을 포함한다.

Description

소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원 및 이를 포함하는 증착 장비{Effusion cell with shutter discharging source residue and evaporation equipment comprising the same}
본 발명은 진공 증착에 사용되는 진공 증발원(effusion cell) 및 이를 포함하는 증착 장비(evaporation equipment)에 관한 것으로, 더 상세하게는 도가니(crucible) 내의 소스(source) 물질을 가열하여 증발시키는 방식의 진공 증발원과 이를 포함하는 증착 장비에 관한 것이다.
유기발광소자(OLED)나 태양전지(Solar cell) 등의 부각과 더불어 화합물 박막을 증착할 수 있는 진공증착 장비 기술이 지속적으로 발전하고 있다. 예컨대, CIGS(Cu, In, Ga, Se) 태양 전지의 CIGS 광흡수층을 형성하는 데에도 진공 증착 장비가 사용된다. CIGS 광흡수층을 증착하는 방법에는 동시증착(co-evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법, 전착(electro-deposition)법, 유기금속 기상성장(MOCVD)법 등이 있는데, 이들 중 높은 효율을 얻을 수 있는 방법으로 동시증착법이 각광을 받고 있다. 동시증착법은 진공 챔버 내에 설치된 다수의 진공 증발원(effusion cell)들에 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)을 각각 넣고, 이를 증발시켜 기판에 증착함으로써 CIGS 박막을 형성하는 방법이다.
진공 증발원(Effusion Cell)은 이와 같은 동시증착 공정은 물론 일반적인 증착(evaporation) 공정 장비의 핵심이다. 일반적인 진공 증발원은 소스 물질이 고체상태로 융점이상까지 가열함으로써 소스(Source)를 기화시키는 장치이다. 소스 물질이 담긴 도가니(Crucible) 주위를 가열하는 방식의 도가니형 진공 증발원은 불순물 유입을 줄일 수 있고, 발열원의 온도를 제어하여 증착 두께를 정밀하게 조절할 수 있어 많은 공정에 사용된다.
대한민국 공개특허공보 제10-2011-0066294호
도 7a와 도 7b는 종래의 진공 증발원의 출구 부분을 도시한다. 진공 챔버 내에 배치된 진공 증발원(100)에 있어서, 도 7a에 도시된 바와 같이, 증착 공정시작 시에는 제어되지 않은 증착을 방지하기 위해 도가니(140)의 출구부분은 셔터(40)로 가려진다. 이렇게 셔터(40)가 닫힌 상태에서 히터(130) 가열을 통해 증착 온도까지 소스 물질(30)을 가열한다. 가열 온도가 충분하여 소스 물질(30)이 용융되고 증착 준비가 완료되면 셔터(40)를 개방하고, 개방 시간을 조절함으로써 박막의 두께를 조절하며 증착하게 된다. 그런데, 박막 증착을 시작하기 이전, 즉 셔터(40)를 개방하기 전에도 소스 물질(30)은 융점이상의 온도에 도달하게 되고, 이로 인해 셔터(40)가 닫힌 상태에서 소스 물질(30)이 기화되기 시작하여 셔터(40)의 안쪽 면에 일부 증착되거나 응축되어 잔류하게 된다.
복수의 진공 증발원(100)을 포함하는 증착 장비의 경우, 소스 물질의 박막이 기판에 균일하게 증착되도록 하기 위하여 여러 개의 진공 증발원(100)이 기판 중심을 향하여 원형을 이루도록 배치되고, 상기 도 7a 및 도 7b에 나타낸 바와 같이 기판과 평행한 챔버 바닥(10) 면을 기준으로 비스듬하게 기울어지게 배치된다. 따라서, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 소스 물질(30)의 퓸(fume) 잔유물들은 셔터(40) 안쪽 면에 불규칙하게 증착되었다가 다음 공정에서 다시 융점이상으로 온도가 올라가면 도 7b에 보이는 바와 같이 응집되고, 이는 중력에 의해 비스듬히 기울어진 셔터(40)의 가장 낮은 쪽으로 흐르는 모습을 보인다. 이와 같은 현상이 반복되거나 소스 퓸 잔유물의 양이 많은 경우, 셔터(40)에 매달린 잔유물이 아래로 떨어지면서 진공 증발원(100)의 외부 용기(110)와 히터(130) 사이의 공간으로 스며들게 된다. 이 경우 히터(130)의 전기회로에 단락을 발생시키거나, 직접적인 열 전달에 의해 히터(130)의 열선이 끊어지는 등 진공 증발원(100) 자체가 파손되는 경우가 발생하게 된다.
이때 잔유물이 스며들어가는 외부 용기(110)와 히터(130) 사이의 공간이나 히터(130)와 도가니(140) 사이의 공간은 열선과 도가니의 직접 접촉을 방지하고, 압력 상승을 방지하며, 효율적인 냉각을 위해 필수적으로 존재하는 공간이다. 이러한 공간을 그대로 유지하면서도, 셔터(40) 안쪽 면의 소스 퓸 잔류물이 이 공간에 침투하지 못하도록 할 것이 요구된다. 특히, 동시증착(co-evaporation)이나, 상대적으로 대면적인 기판에 박막을 증착하는 경우와 같이, 진공 증발원이 비스듬히 기울어지게 배치되는 경우에도 소스 잔류물의 내부 침투를 방지할 수 있도록 하는 구조적 개선이 요구된다.
본 발명은 전술한 과제의 해결을 위해 제안된 것으로서, 본 발명에 따른 소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원은, 원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및 상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다.
여기서, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출되고, 상기 셔터의 안쪽 면에 평행한 방향으로 길게 연장된 형상을 가지는 것일 수 있고, 상기 도가니 출구에 대응되는 영역의 돌출된 높이보다 상기 외부 용기 바깥 영역에 대응되는 부분의 돌출된 높이가 더 높은 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 오목하게 형성되고, 상기 셔터의 안쪽 면에 평행한 방향으로 길게 연장된 형상을 가지는 것일 수도 있다. 이 경우, 상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 커버부는 상기 셔터 축에서 멀어지는 쪽 방향으로 확장되어 상기 외부 용기의 바깥쪽에 대응되는 영역까지 도달하도록 형성된 것일 수 있다.
상기 다수의 흐름 가이드가 볼록한 형태이든 오목한 형태이든 상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 것일 수 있다. 상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장된 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따른 진공 증발원은, 바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖는 도가니; 상기 도가니의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기; 상기 도가니의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기에 의해 지지 되는 도가니 거치대; 상기 도가니의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터; 및 상기 도가니의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다.
여기서, 상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 것일 수 있다. 상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 커버부의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출된 형태를 가지는 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따른 증착 장비는, 진공 챔버 내에 배치되는 기판; 및 진공 챔버 내에 배치된 것으로, 그 출구 부분이 상기 기판의 중심을 향해 기울어지도록 배치된 다수의 진공 증발원;을 포함하고, 상기 진공 증발원은, 원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및 상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 경사 방향을 따라 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다.
여기서, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출되어 길게 연장된 형상을 가지는 것일 수 있고, 나아가 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 도가니 출구에 대응되는 영역의 돌출된 높이보다 상기 외부 용기 바깥 영역에 대응되는 부분의 돌출된 높이가 더 높은 것일 수도 있다.
상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 진공 증발원은 상기 셔터 축이 기울어진 진공 증발원에서 가장 높은 쪽을 향하도록 배치된 것일 수 있다. 상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장된 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 측면에 따른 증착 장비는, 진공 챔버 내에 배치되는 기판; 및 진공 챔버 내에 배치된 것으로, 그 출구 부분이 상기 기판의 중심을 향해 기울어지도록 배치된 다수의 진공 증발원;을 포함하고, 상기 진공 증발원은, 바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖는 도가니; 상기 도가니의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기; 상기 도가니의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기에 의해 지지 되는 도가니 거치대; 상기 도가니의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터; 및 상기 도가니의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 경사 방향을 따라 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다.
여기서, 상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 진공 증발원은 상기 셔터 축이 기울어진 진공 증발원에서 가장 높은 쪽을 향하도록 배치된 것일 수 있다. 상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 커버부의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출된 형태를 가지는 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 셔터 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 진공 증발원 외부 용기의 내부로 침투하여 문제를 일으키는 것을 방지할 수 있도록, 소스 잔류물을 진공 증발원 외부 용기의 바깥쪽으로 배출하는 셔터를 구비한 진공 증발원과 이를 포함하는 증착 장비가 제공된다. 특히, 진공 증발원이 비스듬히 기울어지게 배치되는 경우에도 소스 잔류물이 셔터로부터 진공 증발원의 외부 용기 바깥쪽으로 배출되도록 하여, 소스 잔류물 침투로 인한 진공 증발원의 이상을 미연에 방지할 수 있다.
이를 통해, 고가의 진공 증발원을 장기적, 안정적으로 사용할 수 있게 됨은 물론, 미량의 소스 잔류물 침투로 인해 히터 열선의 발열량이 변동하여 공정조건이 틀어지는 문제도 방지하여 공정의 수행에 있어서, 안정성과 재현성을 제고하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장비의 진공 챔버 내부를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 증발원의 출구 부분을 확대 도시한 모식도이다.
도 3은 상기 도 2의 진공 증발원에서 소스 잔류물이 배출된 모습을 보이는 모식도이다.
도 4는 상기 도 2의 진공 증발원을 출구 측에서 본 모습을 보이는 평면도이다.
도 5a는 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 증발원의 셔터 안쪽 면을 보이는 평면도이다.
도 5b는 상기 도 5a의 진공 증발원의 셔터 바깥쪽 면을 보이는 평면도이다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 증발원의 셔터 안쪽 면을 보이는 평면도이다.
도 7a 및 도 7b는 종래의 진공 증발원의 출구 부분을 확대 도시한 모식도이다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 실시예들을 설명한다. 실시예들을 통해 본 발명의 기술적 사상이 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장비의 진공 챔버 내부를 도시한 모식도이다. 동시 증착 장비 또는 대면적 기판 증착 장비의 경우, 진공 챔버 내부에 기판(20)이 배치되고, 다수의 진공 증발원(100)이 배치된다. 상기 다수의 진공 증발원(100)은 상기 기판(20)의 전 면적에 걸쳐 고른 두께의 박막을 증착하기 위해 각각의 진공 증발원(100)이 상기 기판(20)의 중심으로부터 일정한 거리를 두도록 배치되고, 그 출구의 방향이 진공 챔버 바닥(10)에 대하여 상기 기판(20)의 중심 방향으로 기울어지게 설치될 수 있다.
상기 진공 증발원(100)의 출구 측에는 셔터(200)가 마련된다. 상기 셔터(200)는 셔터 축(150)을 중심으로 회전하여 상기 진공 증발원(100)의 출구를 열거나 닫을 수 있도록 설치된다. 상기 진공 증발원(100)은, 바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖고, 그 내부 공간에 소스 물질(30)을 수용하는 도가니(140)와 상기 도가니(140)의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기(110), 상기 도가니(140)의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니(140)의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기(110)에 의해 지지 되는 도가니 거치대(120), 그리고, 상기 도가니(140)의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터(130)를 갖는다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 증발원의 출구 부분을 확대 도시한 모식도이다. 셔터(200)는 도가니(140)의 출구 영역을 포함하는 부분을 덮는 커버부(201)와 상기 커버부(201)의 일 측으로부터 연장되어 셔터 축(150)과 연결되는 셔터 축 연결부(202)를 포함할 수 있다. 상기 셔터 축(150)은 상기 진공 증발원(100)의 본체 외부에 배치된 모터(미도시)에 의해 소정의 각도만큼 회전할 수 있고, 이러한 회전 동작에 의해 상기 셔터(200)가 상기 진공 증발원(100)의 출구를 열거나 닫을 수 있다.
도 3은 상기 도 2의 진공 증발원에서 소스 잔류물이 배출된 모습을 보이는 모식도이다. 증착 공정시작 시에는 제어되지 않은 증착을 방지하기 위해 도가니(140)의 출구부분은 셔터(200)로 가려진다. 이렇게 셔터(200)가 닫힌 상태에서 히터(130) 가열을 통해 증착 온도까지 소스 물질(30)을 가열한다. 가열 온도가 충분하여 소스 물질(30)이 용융되고 증착 준비가 완료되면 셔터(200)를 개방하고, 개방 시간 및 상기 도가니(140)의 온도를 조절함으로써 박막의 두께를 조절하며 증착하게 된다. 그런데, 박막 증착을 시작하기 이전, 즉 셔터(200)를 개방하기 전에도 소스 물질(30)은 융점이상의 온도에 도달하게 되고, 이로 인해 셔터(200)가 닫힌 상태에서 소스 물질(30)이 기화되기 시작하여 셔터(200)의 안쪽 면에 일부 증착되거나 응축되어 잔류하게 된다.
이러한 소스 잔류물이 상기 외부 용기(110) 내부로 재유입되어 진공 증발원(100)에 이상이 생기는 것을 방지하기 위하여, 상기 셔터(200)의 안쪽 면, 즉 상기 도가니(140)의 출구를 바라보는 면에는, 소스 물질(30)의 퓸 잔류물의 흐름을 안내하여 상기 소스 물질 잔류물이 상기 진공 증발원(100) 본체의 외부 용기(110) 밖으로 배출되도록 하는 다수의 흐름 가이드(220)를 배치한다. 상기 흐름 가이드(220)는 상기 셔터(200)의 기울어진 방향을 따라 상기 도가니(140) 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기(110) 바깥 부분에 대응되는 영역까지 길게 연장된다. 상기 흐름 가이드(220)의 말단부가 상기 진공 증발원(100)의 외부 용기(110) 바깥 영역(S)에 대응되는 부분까지 연장됨으로써, 상기 흐름 가이드(220)를 따라 상기 소스 잔류물(33)이 안전하게 바깥 영역(S)까지 흘러내려 떨어지도록 할 수 있다.
한편, 상기 흐름 가이드(220)는 상기 커버부(201)의 안쪽 면으로부터 돌출된 높이가 상기 외부 용기(110) 바깥쪽이 상기 도가니(140) 출구 쪽보다 더 높게 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 셔터(200)의 진공 챔버 바닥(10)에 대한 경사 각이 크지 않아도 소스 잔류물이 상기 흐름 가이드(220)를 따라 끝까지 흘러 외부로 배출되도록 하는 데 도움이 된다.
도 4는 상기 도 2의 진공 증발원을 출구 측에서 본 모습을 보이는 평면도이다. 진공 증발원 내부 구조에 대한 이해를 돕기 위해, 셔터 축(150)을 제외한 셔터의 나머지 부분을 생략하였다. 외부 용기(110)의 안쪽에 도가니 거치대(120)가 설치된다. 상기 도가니 거치대(120) 바깥쪽의 상단부(121)는 상기 외부 용기(110)의 상단부에 걸쳐져서 지지 되고, 상기 도가니 거치대(120) 안쪽의 하단부(122)는 상기 도가니(140)의 출구부를 받쳐 지지하는 역할을 한다. 한편, 상기 도가니 거치대(120)의 하단부(122)는 도가니(140)를 가열하기 위한 히터(130)의 열선을 지지하는 역할도 할 수 있다.
진공 증발원이 진공 챔버에 기울어지게 설치된 상태를 가정하면, 본 도면의 좌측 즉, 셔터 축(150) 부분이 가장 높고 외부 용기(110)의 그 반대쪽 부분이 가장 낮은 높이를 가기게 된다. 이 상태에서, 전술한 복수의 흐름 가이드가 없다면, 소스 잔류물은 셔터 안쪽 면에 매달린 채로 경사를 따라 흐르다가 그 양이 많아지면 상기 진공 증발원 본체 쪽으로 떨어지게 된다. 이때, 외부 용기(110)와 도가니 거치대(120) 사이의 틈(G)이나, 상기 도가니 거치대(120)와 상기 도가니(140) 사이로로 떨어지기 쉽다. 이 경우 히터(130)의 전기회로에 단락을 발생시키거나, 직접적인 열 전달에 의해 히터(130)의 열선이 끊어지는 등의 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 셔터의 안쪽 면에 설치된 흐름 가이드를 따라 흐른 소스 잔류물이 상기 외부 용기(110)의 바깥 영역(S)에 떨어지게 되므로, 전술한 문제의 발생을 방지할 수 있다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 증발원의 셔터 안쪽 면과 바깥쪽 면을 각각 보이는 평면도이다. 도면에 보이는 바와 같이, 셔터(200)는 커버부(201)와 셔터 축 연결부(202)로 이루어질 수 있다. 상기 셔터 축 연결부(202)에는 구멍(152)이 있어, 셔터 축(미도시)에 결합 될 수 있다.
상기 커버부(201)의 안쪽 면, 즉 도가니 출구를 바라보는 면에는 다수의 흐름 가이드(220)가 형성된다. 상기 다수의 흐름 가이드(220)는 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 커버부(201)의 안쪽 면으로부터 돌출된 형태의 선형 패턴일 수 있다. 이러한 선형 패턴은, 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서부터 멀어지는 방향, 즉 진공 증발원이 비스듬하게 배치되는 경우 상기 셔터(200)의 경사진 방향을 따라서 배치된 다수의 제 1 흐름 가이드(221)를 포함할 수 있다. 상기 다수의 제 1 흐름 가이드(221)는 도면에 도시된 바와 같이, 상기 커버부(201) 밖으로 연장될 수 있다. 상기 다수의 제 1 흐름 가이드(221)는 주로 소스 잔류물이 맺히는 도가니 출구에 대응되는 부분에서 시작되어 상기 커버부(201)에서 셔터 축 연결부(202)에 반대되는 방향으로 연장될 수 있다.
한편, 상기 커버부(201)의 안쪽 면에는 다수의 제 2 흐름 가이드(222a, 222b)가 마련될 수 있다. 상기 다수의 제 2 흐름 가이드(222a, 222b)는 상기 커버부(201) 안쪽 면의 임의의 영역에서부터 상기 셔터 축 연결부(202)의 왼쪽 또는 오른쪽으로 연장되어 상기 커버부(201)의 외곽까지 연결될 수 있다. 상기 다수의 제 2 흐름 가이드(222a, 222b) 중 일부(222b)는 상기 다수의 제 1 흐름 가이드(221)와 각각 이어질 수 있고, 다른 일부(222a)는 별도로 이루어질 수도 있다.
상기 제 2 흐름 가이드(222a, 222b)는 셔터(200)가 열린 상태에서 소스 잔류물이 상기 커버부(201)에서 상기 셔터 축 연결부(202) 쪽으로 흐를 때, 그 흐름을 양쪽 가장자리로 안내하여 커버부(201) 외부로 배출되도록 함으로써, 소스 잔류물이 셔터 축 연결 구멍(152)으로 흘러들어 셔터 동작에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있도록 형성된다.
상기 제 1 및 제 2 흐름 가이드(220)는 유동성 있는 소스 잔류물을 모세관력에 의해 이동시킬 수 있다. 유동성 있는 소스 잔류물이 셔터(200)의 안쪽 면에 맺혀 있는 상태에서 받는 중력보다 모세관력이 더 강하게 발생하도록 함으로써, 소스 잔류물의 흐름을 안내할 수 있다. 따라서, 상기 다수의 제 1 및 제 2 흐름 가이드(220) 들 사이의 간격은 소스 잔류물의 점도, 상기 소스 잔류물과 상기 커버부(201) 안쪽 면 사이의 접촉각 등을 고려하여, 임의의 위치에 맺힌 소스 잔류물이 중력에 의해 아래로 떨어지기 전에 모세관력에 의해 적어도 하나의 흐름 가이드(220)를 따라 이동할 수 있도록 설계될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 흐름 가이드(220)는 볼록한 패턴 또는 오목한 패턴으로 형성될 수 있다. 볼록한 패턴으로 형성되는 경우, 한 예로서 길쭉하게 형성된 별도의 부재를 상기 커버부(201)에 용접하는 등의 방법으로 형성될 수 있다.
도 6은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 증발원의 셔터 안쪽 면을 보이는 평면도이다. 본 실시예는 상기 다수의 흐름 가이드(230)가 오목한 패턴의 형태로 형성된 예를 보인다. 이 경우, 소스 잔류물을 진공 증발원의 외부 용기 바깥쪽 영역으로 배출하기 위하여, 상기 커버부(201)는 상기 셔터 축 연결부(202)의 반대쪽에 방향으로 확장된 확장부(203)를 포함할 수 있다. 상기 확장부(203)는 진공 증발원의 외부 용기의 외곽에 대응되는 부분까지 확장될 수 있다.
상기 커버부(201)의 안쪽 면에는 오목하게 파인 형태로 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 확장부(203)까지 연결된 다수의 제 1 흐름 가이드(231) 뿐만 아니라, 상기 셔터 축 연결부(202)로 향하는 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부(202)의 바깥쪽으로 안내하는 제 2 흐름 가이드(232)가 형성될 수 있다.
10: 진공 챔버 바닥 20: 기판
30: 소스 물질 100: 진공 증발원
110: 외부 용기 120: 도가니 거치대
130: 히터 140: 도가니
150: 셔터 축 200: 셔터
201: 커버부 202: 셔터 축 연결부
220: 흐름 가이드 221, 231: 제 1 흐름 가이드
222a, 222b, 232: 제 2 흐름 가이드

Claims (22)

  1. 원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및
    상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 셔터;를 포함하며,
    상기 셔터의 안쪽 면에는, 상기 안쪽 면이 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 돌출하여 연장된 다수의 흐름 가이드가 부착되어,
    상기 흐름 가이드에 의해서 상기 도가니의 출구와 마주보는 상기 셔터의 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기보다 바깥쪽으로 흘러 배출되는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출되고, 상기 셔터의 안쪽 면에 평행한 방향으로 길게 연장된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 도가니 출구에 대응되는 영역의 돌출된 높이보다 상기 외부 용기 바깥 영역에 대응되는 부분의 돌출된 높이가 더 높은 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 오목하게 형성되고, 상기 셔터의 안쪽 면에 평행한 방향으로 길게 연장된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 커버부는 상기 셔터 축에서 멀어지는 쪽 방향으로 확장되어 상기 외부 용기의 바깥쪽에 대응되는 영역까지 도달하도록 형성된 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는,
    상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및
    상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  9. 바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖는 도가니;
    상기 도가니의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기;
    상기 도가니의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기에 의해 지지 되는 도가니 거치대;
    상기 도가니의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터; 및
    상기 도가니의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 셔터;를 포함하며,
    상기 셔터의 안쪽 면에는, 상기 안쪽 면이 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 돌출하여 연장된 다수의 흐름 가이드가 부착되어,
    상기 흐름 가이드에 의해서 상기 도가니의 출구와 마주보는 상기 셔터의 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기보다 바깥쪽으로 흘러 배출되는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 커버부의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및
    상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  13. 진공 챔버 내에 배치되는 기판; 및
    진공 챔버 내에 배치된 것으로, 그 출구 부분이 상기 기판의 중심을 향해 기울어지도록 배치된 다수의 진공 증발원;을 포함하고,
    상기 진공 증발원은,
    원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및
    상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 셔터;를 포함하며,
    상기 셔터의 안쪽 면에는, 상기 안쪽 면이 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 경사 방향을 따라 돌출하여 연장된 다수의 흐름 가이드가 부착되어,
    상기 흐름 가이드에 의해서 상기 도가니의 출구와 마주보는 상기 셔터의 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기보다 바깥쪽으로 흘러 배출되는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출되어 길게 연장된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 도가니 출구에 대응되는 영역의 돌출된 높이보다 상기 외부 용기 바깥 영역에 대응되는 부분의 돌출된 높이가 더 높은 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 진공 증발원은 상기 셔터 축이 기울어진 진공 증발원에서 가장 높은 쪽을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는,
    상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및
    상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  19. 진공 챔버 내에 배치되는 기판; 및
    진공 챔버 내에 배치된 것으로, 그 출구 부분이 상기 기판의 중심을 향해 기울어지도록 배치된 다수의 진공 증발원;을 포함하고,
    상기 진공 증발원은,
    바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖는 도가니;
    상기 도가니의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기;
    상기 도가니의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기에 의해 지지 되는 도가니 거치대;
    상기 도가니의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터; 및
    상기 도가니의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 셔터;를 포함하며,
    상기 셔터의 안쪽 면에는, 상기 안쪽 면이 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 경사 방향을 따라 돌출하여 연장된 다수의 흐름 가이드가 부착되어,
    상기 흐름 가이드에 의해서 상기 도가니의 출구와 마주보는 상기 셔터의 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기보다 바깥쪽으로 흘러 배출되는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 진공 증발원은 상기 셔터 축이 기울어진 진공 증발원에서 가장 높은 쪽을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 커버부의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는,
    상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및
    상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
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