KR101489366B1 - 진공 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 히터의 열팽창이 한 방향으로만 일어나도록 하여 히터로 인한 수명 단축을 최소화할 수 있는 진공 증발원을 제공하는 것이 그 기술적 과제이다. 이를 위해, 본 발명의 진공 증발원은, 박막 형성용 물질이 담기는 도가니; 상기 도가니의 외부에 구비되며 상기 도가니를 가열하는 가열부; 및 상기 가열부의 저면을 받치는 받침부를 포함한다.

Description

진공 증발원{Vacuum effusion cell}

본 발명은 기판 상에 박막을 형성하기 위해 사용되는 진공 증발원 및 이를 포함한 진공 증착 장치에 관한 것이다.

일반적으로, 진공 증착 장치는 반도체 제조 공정에서 웨이퍼 표면에 특정 물질로 이루어진 박막을 형성하거나, 대형 평판 디스플레이 장치의 제조에 있어서, 유리 기판 등의 표면에 원하는 물질의 박막을 형성하는 데 사용되고 있다.

이러한 진공 증착 장치는 고진공의 챔버 내에 배치된 기판상에 소정의 박막을 형성하기 위하여 박막 형성용 물질을 가열하여 증발시키고, 증발된 박막 형성용 물질을 상대적으로 차가운 기판의 표면에 가하여 응축시키는 기술 구성을 갖는다.

특히, 박막 형성용 물질은 진공 증착 장치의 핵심 부품인 진공 증발원을 이용하여 가열한다. 진공 증발원은 박막 형성용 물질이 담기는 도가니와, 도가니를 가열하는 히터를 포함한다.

하지만, 기존의 진공 증발원에서는 히터가 고온 가열 및 냉각이 반복될 때 히터의 열선이 상하 방향으로 열팽창과 열수축이 반복되는데, 이러한 상태로 장기간 사용하게 되면 히터가 본래의 위치에서 벗어나 진공 증발원의 수명이 단축될 수 있다.

본 발명의 기술적 과제는, 히터의 열팽창이 한 방향으로만 일어나도록 하여 히터로 인한 수명 단축을 최소화할 수 있는 진공 증발원 및 이를 포함한 진공 증착 장치를 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 진공 증발원은, 박막 형성용 물질이 담기는 도가니; 상기 도가니의 외부에 구비되며 상기 도가니를 가열하는 가열부; 및 상기 가열부의 저면을 받치는 받침부를 포함하고, 상기 가열부는, 상하 방향으로 벤딩되어 상부 벤딩 부위와 하부 벤딩 부위를 가지는 제1 열선을 포함하고, 상기 하부 벤딩 부위는, 상기 상부 벤딩 부위를 향하는 내측과 상기 받침부를 향하는 외측을 포함하고, 상기 하부 벤딩 부위의 외측은 상기 받침부에 의해 받쳐지고, 상기 하부 벤딩 부위의 내측은 중간 지지링에 의해 지지되고, 상기 제1 열선은 상기 상부 벤딩 부위와 상기 하부 벤딩 부위 사이에 놓이는 직선 부위를 더 포함하고, 상기 제1 열선은 분리되지 않고 상기 상부 벤딩 부위와 상기 직선 부위와 그리고 상기 하부 벤딩 부위가 하나로 연결되어 이루어지고, 상기 상부 벤딩 부위는 상기 제1 열선의 상부측 벤딩 부위이고, 상기 하부 벤딩 부위는 상기 제1 열선의 하부측 벤딩 부위이고, 상기 받침부는 상기 하부 벤딩 부위의 외측이 상기 직선 부위의 길이 방향으로 열팽창되는 것을 막고, 상기 중간 지지링은 상기 하부 벤딩 부위의 내측이 상기 직선 부위의 길이 방향으로 열수축되는 것을 막는다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 진공 증발원은 상기 도가니와 상기 제1 열선과 그리고 상기 받침부를 수용하며 한 면이 개방된 제1 케이스를 더 포함할 수 있고, 상기 받침부는 상기 제1 열선의 하부 벤딩 부위의 외측과 상기 제1 케이스의 바닥면 사이에 구비될 수 있으며, 그리고 상기 제1 열선의 하부 벤딩 부위의 외측은 상기 받침부를 통해 상기 제1 케이스의 바닥면에 지지될 수 있다.

상기 제1 열선은 상기 제1 케이스의 내주면과 상기 도가니의 외주면 사이에 배치되되 상기 도가니를 감싸는 형상으로 배치될 수 있고, 그리고 상기 받침부는 상기 제1 열선의 상기 하부 벤딩 부위의 외측을을 받치는 고리 형상의 저면 지지링; 및 상기 도가니를 감싸는 형상으로 말려 상기 저면 지지링을 받치는 지지판을 포함할 수 있다.

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상기 가열부는, 상기 제1 열선 보다 위에 위치되며 상하 방향으로 복수 벤딩되어 이루어지는 제2 열선을 더 포함하고, 상기 제1 및 제2 열선은 서로 분리된 형태를 가질 수 있다.

상기 제1 열선과 상기 제2 열선은 독립적으로 가열될 수 있다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 진공 증발원은 상기 제1 케이스를 수용하며 한 면이 개방된 제2 케이스; 및 상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 구비되어 제1 케이스의 열을 냉각시키는 냉각부를 더 포함할 수 있다.

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이상에서와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진공 증발원 및 이를 포함한 진공 증착 장치는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 실시예에 의하면, 가열부의 저면을 받치는 받침부가 포함됨에 따라, 가열부가 하방으로 열팽창되지 못하고 상방으로만 열팽창이 이루어지므로, 즉 열팽창 방향이 한 방향으로 통일되므로, 진공 증발원을 장기간 사용하더라도 가열부로 인한 장치의 수명 단축을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 의하면, 가열부의 열선 중 벤딩 부위를 지지하는 중간 지지링을 더 포함하므로, 가열부의 하부가 상방으로 수축되지 못하고 그 자리를 그대로 유지하게 되므로, 즉 열수축되는 방향이 한 방향으로 통일되므로, 가열부로 인한 장치의 수명 단축을 보다 더 최소화할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증발원을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이다.
도 2는 도 1의 "A"부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 3은 도 2의 "B"부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 4는 도 2의 "C"부를 확대하여 나타낸 단면도이다.
도 5는 도 2의 진공 증발원 중 가열부, 받침부 및 중간 지지링을 펼쳐서 나타낸 전개도이다.
도 6은 도 2의 진공 증발원 중 열 반사판을 펼쳐서 나타낸 전개도이다.
도 7은 도 6의 "D"부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 8은 도 6의 "E"부를 확대하여 나타낸 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증발원을 포함한 진공 증착 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

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.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증발원을 개략적으로 나타낸 부분 단면도이고, 도 2는 도 1의 "A"부를 확대하여 나타낸 단면도이고, 도 3은 도 2의 "B"부를 확대하여 나타낸 단면도이며, 그리고 도 4는 도 2의 "C"부를 확대하여 나타낸 단면도이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증발원(100)은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 도가니(110)와, 가열부(120)와, 그리고 받침부(130)를 포함한다.

도가니(110)는 박막 형성용 물질이 담기는 것으로, 열에 강하며 열전도도가 우수한 석영 또는 흑연 등의 재질로 이루어질 수 있다. 또한, 도가니(110)는 박막 형성용 물질이 외부로 증발될 수 있도록 한 면이 개방된 형태를 가질 수 있다.

가열부(120)는 도가니(110)의 외부에 구비되며 도가니(110)를 가열한다. 일예로 가열부(120)는 전원 공급부(185)로부터 전원을 공급받아 발열하는 열선일 수 있다.

받침부(130)는 가열부(120)가 열팽창되는 동안 가열부(120)가 하방으로 이동되는 것을 막아 상방으로만 가열부(120)의 열팽창이 이루어지도록 가열부(120)의 저면을 받치는 구성요소이다.

이와 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증발원(100)은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 제1 케이스(140)를 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 제1 케이스(140)는 도가니(110), 가열부(120) 및 받침부(130)를 수용하며 도가니(110)의 개방부와 상응하는 면이 개방된 형상을 가질 수 있다.

이와 더불어, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증발원(100)은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 열 반사판(150)을 더 포함할 수 있다. 구체적으로, 열 반사판(150)은 제1 케이스(140)의 내주면에 구비되어 가열부(120)의 열을 도가니(110)로 반사시킬 수 있다.

이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여, 가열부(120)와 받침부(130)에 대해 보다 상세히 설명한다.

도 5는 도 2의 진공 증발원 중 가열부, 받침부 및 중간 지지링을 펼쳐서 나타낸 전개도이며, 그리고 도 6은 도 2의 진공 증발원 중 열 반사판을 펼쳐서 나타낸 전개도이다. 도 7은 도 6의 "D"부를 확대하여 나타낸 도면이며, 그리고 도 8은 도 6의 "E"부를 확대하여 나타낸 도면이다.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 받침부(130)는 가열부(120)의 저면과 제1 케이스(140)의 바닥면 사이에 구비될 수 있으며, 그리고 가열부(120)는 받침부(130)를 통해 제1 케이스(140)의 바닥면에 지지될 수 있다.

또한, 가열부(120)는 제1 케이스(140)의 내주면과 도가니(110)의 외주면 사이에 배치되되 도가니(110)를 감싸는 형상으로 배치될 수 있다(도 2, 도 5 및 도 6 참조). 이 경우, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 받침부(130)는 가열부(120)의 저면을 받치는 고리 형상의 저면 지지링(131)과, 그리고 도가니(110)를 감싸는 형상으로 말려 저면 지지링(131)을 받치는 지지판(132)을 포함할 수 있다.

또한, 5에 도시된 바와 같이, 가열부(120)는 상하 방향으로 복수 번 벤딩(bending)되어 이루어진 열선(heating line)[이하, 가열부(120)와 동일한 도면부호를 사용함]일 수 있다.

나아가, 도 2, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 열선(120)의 벤딩 부위(120a, 120b)는 중간 지지링(160)에 의해 열 반사판(150)에 지지될 수 있다. 구체적으로, 도 5에 도시된 바와 같이, 열선(120)의 벤딩 부위(120a, 120b)는 상부 벤딩 부위(120b)와 하부 벤딩 부위(120a)로 나뉠 수 있으며, 상부 벤딩 부위(120b)와 하부 벤딩 부위(120a)는 각각 중간 지지링(160)에 의해 열 반사판(150)에 지지될 수 있다. 특히, 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 열선(120)의 하부 벤딩 부위(120a)의 내측이 중간 지지링(160)에 의해 열 반사판(150)에 지지되면, 열선(120)의 하부가 상방으로 수축되지 못하고 그 자리를 그대로 유지하게 되므로, 즉 열수축되는 방향이 한 방향으로 통일되므로, 열선(120)으로 인한 수명 단축을 보다 더 최소화할 수 있다.

나아가, 도 2 및 도 4에 도시된 바와 같이, 열선(120)의 보다 견고한 지지를 위해, 열선(120)의 중간 부위는 보조 지지링(165)에 의해 열 반사판(150)에 지지될 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 열선(120)의 길이 방향에 수직하게 놓이는 중간 지지링(160) 및 보조 지지링(165) 각각에는 열선(120)이 통과되는 통과공(160a)이 형성될 수 있다.

또한, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 중간 지지링(160) 및 보조 지지링(165) 각각은 고정부(170)에 의해 열 반사판(150)에 고정될 수 있고, 그리고 고정부(170)는 열 반사판(150)에서 절개 및 절곡된 절편일 수 있다.

일예로, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 고정부(170)로 열 반사판(150)에 "∩"형상으로 절개 형성된 제1 절편(171)이 사용될 수 있다. 다른 예로, 도 6 및 도 8에 도시된 바와 같이, 고정부(170)로 열 반사판(150)에 알파벳"Η"자 형상으로 절개 형성된 제2 절편(172)이 사용될 수 있다. 또 다른 예로, 도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 고정부(170)로 열 반사판(150)에 "∩"형상으로 절개 형성된 제1 절편(171)과, 알파벳"Η"자 형상으로 절개 형성된 제2 절편(172)이 함께 사용될 수 있다.

나아가, 도 2 및 도 5에 도시된 바와 같이, 상술한 열선(120)은, 상하 방향으로 복수 번 벤딩되어 이루어진 제1 열선(121)과, 제1 열선(121) 보다 위에 위치되며 상하 방향으로 복수 번 벤딩되어 이루어지는 제2 열선(122)을 포함할 수 있다. 특히, 열선(120)이 제1 열선(121)과 제2 열선(122)으로 구분될 경우, 각 열선(121)(122)을 독립적으로 가열될 수 있고, 각 열선(121)(122)의 상하 방향 길이를 줄일 수 있어, 열팽창에 따른 장치의 변형을 줄일 수 있다.

이하, 도 1 및 도 2를 다시 참조하여, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 진공 증발원(100)을 보다 상세히 설명하다.

상술한 본 발명의 실시예에 따른 진공 증발원(100)은, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 제2 케이스(181)와 냉각부(182)를 더 포함할 수 있다. 제2 케이스(181)는 제1 케이스(140)를 수용하며 제1 케이스(140)의 개방부와 상응하는 면이 개방된 형상을 가질 수 있고, 그리고 냉각부(182)는 제1 케이스(140)와 제2 케이스(181) 사이에 구비되어 제1 케이스(140)의 열을 냉각시킬 수 있다.

이와 더불어, 상술한 본 발명의 실시예에 따른 진공 증발원(100)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 지지봉(183)과, 지지대(184)와, 전원 공급부(185)를 더 포함할 수 있다. 지지봉(183)은 제1 케이스(140) 등을 지지대(184)에 지지시키는 역할을 하고, 그리고 전원 공급부(185)는 상술한 열선(120)에 전류를 공급한다.

이하, 도 9를 참조하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증발원(100)을 포함한 진공 증착 장치에 대해 상세히 설명한다.

도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증발원을 포함한 진공 증착 장치를 개략적으로 나타낸 단면도이다.

진공 증착 장치는, 도 9에 도시된 바와 같이, 챔버(200)와, 기판 지지부(300)와, 그리고 진공 증발원(100)을 포함한다.

챔버(200)는 실질적으로 진공 증착이 이루어지는 작업 공간으로 진공 분위기를 갖는다. 기판 지지부(300)는 챔버(200)에 구비되며 기판(10)의 일면을 지지한다. 진공 증발원(100)은 상술한 본 발명의 일 실시예와 동일하므로 구체적인 설명을 생략한다.

나아가, 박막 형성 물질을 기판(10) 상에 균일하게 형성하기 위하여, 기판(10)을 장착하는 기판 지지부(300)를 모터(400)에 의해 회전시키거나 이동시키는 기술구성을 추가할 수 있다.

이상에서와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 진공 증발원 및 이를 포함한 진공 증착 장치는 다음과 같은 효과를 가질 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 가열부(120)의 저면을 받치는 받침부(130)가 포함됨에 따라, 가열부(120)가 하방으로 열팽창되지 못하고 상방으로만 열팽창이 이루어지므로, 즉 열팽창 방향이 한 방향으로 통일되므로, 진공 증발원(100)을 장시기간 사용하더라고 가열부(120)로 인한 장치의 수명 단축을 최소화할 수 있다.

또한, 본 발명의 일 실시예에 의하면, 가열부(120)의 열선 중 벤딩 부위(120a, 120b)를 지지하는 중간 지지링(160)를 더 포함하므로, 가열부(120)의 하부가 상방으로 수축되지 못하고 그 자리를 그대로 유지하게 되므로, 즉 열수축되는 방향이 한 방향으로 통일되므로, 가열부(120)로 인한 장치의 수명 단축을 보다 더 최소화할 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

10: 기판 100: 진공 증발원
110: 도가니 120: 가열부(또는 열선)
120a: 하부 벤딩 부위 120b: 상부 벤딩 부위
121: 제1 열선 122: 제2 열선
130: 받침부 131: 저면 지지링
132: 지지판 140: 제1 케이스
150: 열 반사판 160: 중간 지지링
160a: 통과공 165: 보조 지지링
170: 고정부 171: 제1 절편
172: 제2 절편 181: 제2 케이스
182: 냉각부 200: 챔버
300; 기판 지지부 400; 모터

Claims (13)

1. 진공 증발원에 있어서,
   박막 형성용 물질이 담기는 도가니;
   상기 도가니의 외부에 구비되며 상기 도가니를 가열하는 가열부; 및
   상기 가열부의 저면을 받치는 받침부를 포함하고,
   상기 가열부는,
   상하 방향으로 벤딩되어 상부 벤딩 부위와 하부 벤딩 부위를 가지는 제1 열선을 포함하고,
   상기 하부 벤딩 부위는,
   상기 상부 벤딩 부위를 향하는 내측과 상기 받침부를 향하는 외측을 포함하고,
   상기 하부 벤딩 부위의 외측은 상기 받침부에 의해 받쳐지고,
   상기 하부 벤딩 부위의 내측은 중간 지지링에 의해 지지되고,
   상기 제1 열선은 상기 상부 벤딩 부위와 상기 하부 벤딩 부위 사이에 놓이는 직선 부위를 더 포함하고,
   상기 제1 열선은 분리되지 않고 상기 상부 벤딩 부위와 상기 직선 부위와 그리고 상기 하부 벤딩 부위가 하나로 연결되어 이루어지고,
   상기 상부 벤딩 부위는 상기 제1 열선의 상부측 벤딩 부위이고,
   상기 하부 벤딩 부위는 상기 제1 열선의 하부측 벤딩 부위이고,
   상기 받침부는 상기 하부 벤딩 부위의 외측이 상기 직선 부위의 길이 방향으로 열팽창되는 것을 막고,
   상기 중간 지지링은 상기 하부 벤딩 부위의 내측이 상기 직선 부위의 길이 방향으로 열수축되는 것을 막는
   진공 증발원.
2. 제1항에서,
   상기 진공 증발원은,
   상기 도가니와 상기 제1 열선과 그리고 상기 받침부를 수용하며 한 면이 개방된 제1 케이스를 더 포함하고,
   상기 받침부는 상기 제1 열선의 상기 하부 벤딩 부위의 외측과 상기 제1 케이스의 바닥면 사이에 구비되며, 그리고
   상기 제1 열선의 상기 하부 벤딩 부위의 외측은 상기 받침부를 통해 상기 제1 케이스의 바닥면에 지지되는 진공 증발원.
3. 제2항에서,
   상가 제1 열선은 상기 제1 케이스의 내주면과 상기 도가니의 외주면 사이에 배치되되 상기 도가니를 감싸는 형상으로 배치되고, 그리고
   상기 받침부는
   상기 제1 열선의 상기 하부 벤딩 부위의 외측을 받치는 고리 형상의 저면 지지링; 및
   상기 도가니를 감싸는 형상으로 말려 상기 저면 지지링을 받치는 지지판을 포함하는 진공 증발원.
4. 삭제
5. 삭제
6. 삭제
7. 삭제
8. 삭제
9. 삭제
10. 제1항에서,
    상기 가열부는,
    상기 제1 열선 보다 위에 위치되며 상하 방향으로 복수 벤딩되어 이루어지는 제2 열선을 더 포함하고,
    상기 제1 및 제2 열선은 서로 분리된 형태를 가지는 진공 증발원.
11. 제10항에서,
    상기 제1 열선과 상기 제2 열선은 독립적으로 가열되는 진공 증발원.
12. 제2항에서,
    상기 진공 증발원은,
    상기 제1 케이스를 수용하며 한 면이 개방된 제2 케이스; 및
    상기 제1 케이스와 상기 제2 케이스 사이에 구비되어 제1 케이스의 열을 냉각시키는 냉각부를 더 포함하는 진공 증발원.
13. 삭제

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