KR101632303B1 - 하향식 증발 증착 장치 - Google Patents

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KR101632303B1
KR101632303B1 KR1020140186493A KR20140186493A KR101632303B1 KR 101632303 B1 KR101632303 B1 KR 101632303B1 KR 1020140186493 A KR1020140186493 A KR 1020140186493A KR 20140186493 A KR20140186493 A KR 20140186493A KR 101632303 B1 KR101632303 B1 KR 101632303B1
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김정형
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주식회사 파인에바
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Abstract

본 발명은 하향식 증발 증착 장치 및 증발 증착 방법을 제공한다. 상기 하향식 증발 증착 장치는 진공 용기의 상판에 형성된 관통홀의 주위에 장착된 유전체 튜브; 상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치된 유도 코일; 상기 유도 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원; 및 상기 유전체 튜브의 내부에 배치되고 상기 유도 코일에 의하여 유도가열되고 증착 물질을 수납하고 증착 물질을 토출하는 증발부를 포함한다. 상기 증발부는 증착 물질 수납 공간; 상기 증착 물질 수납 공간의 하부면에서 돌출되고 중심에 관통홀을 포함하는 가스 가이드부; 및 상기 가스 가이드부를 덮고 있는 도전체로 형성된 덮개부를 포함한다. 상기 덮개부는 상기 증착 물질에 의하여 잠기고, 상기 증착 물질은 상기 가스 가이드부의 관통홀을 통하여 분사된다.

Description

하향식 증발 증착 장치{Downward Evaporation Deposition Apparatus}
본 발명은 하향식 증발 증착 장치에 관한 것으로, 더 구체적으로 대용량의 유기물를 증착시키는 증발 증착 장치에 관한 것이다.
진공 증발 증착은 고진공의 챔버 내부에 증착될 대상 물질을 놓고 증착 대상 물질을 가열하여 그 입자를 증발시키고, 증기를 이동시키어 기판 상에 박막을 형성한다.
증발 증착 장치는 세라믹 재질의 도가니와 상기 도가니를 가열하는 가열부를 가진다. 통상적으로 증발 증착 장치는 상향식으로 중력에 반하여 증발한 증기를 상부면에 배치된 기판에 박막을 증착한다.
그러나, 기판의 크기가 커짐에 따라, 상향식 증착 장치는 기판이 휘어지는 문제점이 있다. 따라서, 하향식 증착 장치 또는 측면식 증착 장치가 요구된다.
유기 발광 다이오드 표시 장치를 구성하는 유기 발광 다이오드(OLED : Organic Light Emitting Diode)는 통상적으로 투명 기판 상부에 양전극(Anode)이 형성되고, 양전극 상부에 순차적으로 정공 주입층(HIL : Hole Injection Layer), 정공 수송층(HTL : Hole Transport Layer), 유기 발광층(EML : EMittion Layer), 전자 수송층(ETL : Electron Transport Layer) 및 전자 주입층(EIL : Electron Injection Layer)이 증착되며, 전자 수송층 상부에 음전극(Cathode)이 형성된 구조를 갖는다.
하향식 증발법에 의한 유기 물질의 증착이 요구된다.
본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 온도 구배를 제공하여 유기물 하향 증착시에 온도에 의한 유기물 변질을 막기 위한 기술을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 증발 증착 장치는 진공 용기의 상판에 형성된 관통홀의 주위에 장착된 유전체 튜브; 상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치된 유도 코일; 상기 유도 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원; 및 상기 유전체 튜브의 내부에 배치되고 상기 유도 코일에 의하여 유도가열되고 증착 물질을 수납하고 증착 물질을 토출하는 증발부를 포함한다. 상기 증발부는 증착 물질 수납 공간; 상기 증착 물질 수납 공간의 하부면에서 돌출되고 중심에 관통홀을 포함하는 가스 가이드부; 및 상기 가스 가이드부를 덮고 있는 도전체로 형성된 덮개부를 포함한다. 상기 덮개부는 상기 증착 물질에 의하여 잠기고, 상기 증착 물질은 상기 가스 가이드부의 관통홀을 통하여 분사된다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증착 물질 수납 공간의 측면을 감싸도록 배치된 단열 튜브를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증발부의 측면에 원주를 따라 형성된 그루브를 더 포함하고, 상기 그루브는 상기 단열 튜브와 상기 증발부의 측면의 열전달을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 덮개부 상에 배치되어 상기 증착 물질로 열전달을 억제하는 단열 덮개부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증발부는 상기 증착 물질 수납 공간 상부에 제1 직경를 가지는 제1 원통부; 및 상기 증착 물질 수납 공간 하부에 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가지는 제2 원통부를 포함할 수 있다. 상기 유도 코일은 상기 제2 원통부 주위를 감싸도록 배치될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증발부의 상부는 중심축 방향으로 연장되는 복수의 트렌치를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유전체 튜브의 상부 외주면에 배치된 전기장 차폐부를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 가이드부는 사각형 단면 구조의 링 형상이고, 상기 가스 가이드부의 상부면은 톱니 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가스 가이드부는 서로 다른 직경을 가지는 복수의 하부 링 구조체를 포함하고, 상기 하부 링 구조체의 상부면은 톱니 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 상부 링 구조체는 직경이 감소함에 따라 높이가 증가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 덮개부는 디스크 형상, 원뿔 형상 또는 절두 원뿔 형상의 몸체를 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 덮개부는 그 하부면에 복수의 상부 링 구조체를 포함하고, 상기 상부 링 구조체는 사각형 단면 구조이고, 상기 상부 링 구조체의 하부면은 톱니 형상을 가질 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증발부는 상기 가스 가이드부의 관통홀에 연결되고 상기 관통홀의 하부에 형성된 케비티를 더 포함할 수 있다. 상기 케비티는 출구를 포함하고, 상기 증착 물질은 상기 출구를 통하여 분사될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증발부에서 분사되는 증착 물질을 상기 진공 용기에 분사하는 노즐부을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 증발기는 상기 증착 물질 수납 공간의 상부면에 배치된 페룰(ferrule); 및 상기 페룰을 압박하는 상판을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 증발 증착 장치는 유기 물질을 수납하고 유도 가열되는 증발부, 상기 증발부를 감싸는 유전체 튜브, 및 상기 유전체 튜브를 감싸는 유도 코일을 포함할 수 있다. 상기 증발 증착 장치의 증발 증착 방법은 상기 유기 물질을 증발부 내부에 수납하는 단계; 상기 증발부에 위치에 따른 수직 온도 구배를 제공하여 상기 유기 물질을 국부적으로 가열하는 단계; 및 상기 증발부의 하부에서 승화된 유기 물질을 상기 진공 용기 내부에 분사하여 기판에 유기물을 증착시키는 단계를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치는 한꺼번에 많은 양의 유기물을 수납하고 오랫동안 사용할 수 있다. 따라서, 공정 챔버를 개방하는 횟수가 감소하고, 이로 인하여 유지 비용이 감소할 수 있다. 또한 유기물 변질을 방지할수 있기 때문에 고가의 유기물 비용이 감소할 수 있다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 1b는 도 1의 가스 가이드부와 덮개부를 설명하는 도면이다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 가스 가이드부와 덮개부를 설명하는 사시도이다.
도 3 내지 도 5은 본 발명의 다른 실시예들에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도들이다.
도 6a은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 증발부를 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
유기물을 담는 증발 용기가 커짐에 따라, 유기물은 증발 용기의 열에너지에 의하여 쉽게 변질될 수 있다. 따라서, 대형 증발 용기에서, 증발 용기를 국부적으로 가열하여 유기물의 일부분만을 선택적으로 증발 또는 승화시키는 방법이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 하향식 증발 증착 장치는 유기물을 수납하는 증발 용기는 온도 경사(gradient)를 가지도록 구성될 수 있다. 이에 따라, 증발 용기의 하부면에서 증기(vapor)가 발생하고, 상기 증기는 증발 용기의 하부면에서 돌출되도록 형성된 토출구를 빠져 나갈 수 있다. 따라서, 상기 증발 증착 장치는 한번에 많은 양의 유기물을 수납하여 오래동안 사용할 수 있다.
증착 물질에 온도 구배(gradient)를 주는 가장 쉬은 방법은 가열하고자 하는 위치에 유도 코일을 배치하는 것이다. 그러나, 유도 코일은 주위 공간에 유도 전기장을 발생시키므로, 원하는 위치를 선택적으로 가열하기 어렵다. 증발 용기의 몸체는 일체형으로 형성되어, 열전도도가 높다. 따라서, 증발 용기의 일부가 국부적으로 가열되는 경우에도, 열전도에 의하여 상기 증발 용기는 전체적으로 가열된다. 따라서, 상기 증발 용기 내의 증착 물질 수납 공간에 수납된 증발 물질은 전체적으로 가열되어 변질될 가능성을 가진다. 따라서, 상기 증착 물질을 국부적으로 가열하는 방법이 요구된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 증발 물질의 국부적인 가열을 위하여 상기 증착 물질 수납 공간의 측면에 단열 튜브가 삽입된다. 상기 단열 튜브는 가열된 증발 용기로부터 열전달을 최소화할 수 있다. 따라서, 증발 물질의 전체적 가열이 억제된다. 또한, 상기 절연튜브와 상기 증발 용기 사이에 빈 공간을 형성하여 상기 절연튜브와 상기 증발부 사이의 열접촉이 억제될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 증발부는 제1 직경를 가지는 제1 원통부 및 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가지는 제2 원통부를 가진다. 유도 코일은 상기 제2 원통부 주위를 감싼다. 이에 따라, 가열된 제2 원통부는 열전달의 억제에 의하여 국부적으로 가열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 증발부는 전기전도도가 다른 이종 물질의 접합에 의하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 전기 전도도가 높은 부위는 선택적으로 더 가열될 수 있다. 이에 따라, 증발 물질은 국부적으로 가열될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 증발 용기의 상부면을 감싸는 도전체로 형성된 전기장 차폐부가 배치된다. 유도 코일은 상기 전기장 차폐부의 아래의 유전체 튜브를 감싼다. 이에 따라, 상기 유도 코일에 의한 유도 전기장이 상기 증발 용기의 상부와 상기 전기장 차폐부를 가열하도록 할 수 있다. 상기 전기장 차폐부는 상기 증발 용기와 열적으로 단열되어 있다. 이에 따라, 상기 유도 코일은 상기 증발 용기의 하부만을 국부적으로 가열할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 증착 물질 수납 공간 내부에는 증발 물질을 가열하여 배출하기 위한 가스 가이드부와 덮개부가 배치된다. 상기 가스 가이드부와 덮개부는 열전전도가 높은 도전체로 형성될 수 있다. 그러나, 불필요한 증발 물질의 가열을 억제하기 위하여 상기 덮개부 상에 단열부재가 배치될 수 있다. 상기 단열 부재는 가열된 덮개부와 증착 물질의 열전달을 억재할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 가스 가이드부와 덮개부는 고체 상태의 증발 물질을 직접 배출하지 않고 승화된 증발 물질을 기체의 형태로 토출할 수 있다. 가스 가이드부와 덮개부는 가스의 경로 상에 복수의 장막을 가지고 확산에 의하여 배출될 수 있다. 이를 위하여, 상기 가스 가이드부와 덮개부는 가스 확산 경로를 제공하는 톱니 형태의 트렌치 또는 구멍을 포함할 수 있다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
도 1a는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 1b는 도 1의 가스 가이드부와 덮개부를 설명하는 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 증발 증착 장치(100)는 진공 용기의 상판에 형성된 관통홀의 주위에 장착된 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치된 유도 코일(140), 상기 유도 코일(140)에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(150), 및 상기 유전체 튜브(110)의 내부에 배치되고 상기 유도 코일(140)에 의하여 유도가열되고 증착 물질(10)을 수납하고 상기 증착 물질을 토출하는 증발부(120)를 포함한다.
상기 증발부(120)는 증착 물질 수납 공간(126), 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 하부면에서 돌출되고 중심에 관통홀(127)을 포함하는 가스 가이드부(180), 및 상기 가스 가이드부(180)를 덮고 있는 도전체로 형성된 덮개부(190)를 포함한다. 상기 덮개부(190)는 상기 증착 물질(10)에 의하여 잠기고, 상기 증착 물질은 상기 가스 가이드부(180)의 관통홀(127)을 통하여 분사된다. 단열 튜브(122)는 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 측면을 감싸도록 배치된다.
상기 진공 용기(160)는 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 진공 용기(160)는 육면체 구조의 챔버일 수 있다. 상기 진공 용기(160)의 상부면에는 적어도 하나의 관통홀(162)이 생성될 수 있다. 상기 관통홀(162) 마다 증발부(120)가 장착될 수 있다. 상기 증발부(120)는 상기 기판(174)에 하향식으로 유기 물질 박막을 증착할 수 있다.
진공 용기(160)는 내부에 기판 홀더(172), 및 상기 기판 홀더(172) 상에 장착된 기판(174)을 포함할 수 있다. 상기 기판(174)은 유기 발광 다이오드를 포함하는 유리 기판 또는 플라스틱 기판일 수 있다. 상기 기판(174)은 사각 기판일 수 있다.
유전체 튜브(110)는 쿼츠, 세라믹, 또는 알루미나일 수 있다. 상기 유전체 튜브(110)는 컵 형상 또는 벨자(bell-jar)일 수 있다. 상기 유전체 튜브(110)의 하부면은 상기 관통홀(162) 주위에 결합하여 진공을 유지할 수 있다. 상기 유전체 튜브(110)는 하부면에 와셔 형태의 받침부가 배치될 수 있다. 상기 받침부는 상기 진공 용기와 오링을 통하여 진공을 유지할 수 있다.
유도 코일(140)은 상기 증발부(110)를 국부적으로 가열하도록 배열될 수 있다. 구체적으로, 유도 코일(140)은 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 하부의 증발부(120)를 가열할 수 있다. 이에 따라, 상기 증착 물질 수납 공간에 수납된 증착 물질의 국부적으로 가열될 수 있다. 상기 유도 코일(140)은 상기 증발부의 하부, 케비티(129), 및 노즐부(130)를 가열할 수 있다.
교류 전원(150)은 상기 유도 코일(140)의 양단에 전류를 제공한다. 상기 교류 전원(150)의 주파수는 수 백 Hz 내지 수 MHz일 수 있다.
증발부(120)는 전기전도도가 높은 금속 또는 금속합금일 수 있다. 구체적으로, 상기 증발부(120)는 알루미늄, 구리, 스텐인레스일 수 있다. 유도 가열에 의한 소모 전력은 전기전도도에 비례할 수 있다. 따라서, 가열하고자 하는 부위는 높은 전기 전도도를 가진 물질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 브레이징 기술, 납땜 기술, 또는 용접 기술을 이용하면, 국부적으로 다른 전기전도도의 증발부가 구현될 수 있다. 구체적으로, 상기 유도 코일(140) 주위의 증발부는 높은 전기 전도도 물질로 형성되고, 저온을 요하는 상기 증발부의 상단은 상대적으로 전기 전도도가 낮은 물질로 형성될 수 있다.
상기 증발부(120)는 원통 형상이고, 그 내부에 증착 물질 수납 공간(126)을 포함할 수 있다. 상기 증착 물질 수납 공간(126)에는 증착 물질(10)이 수납될 수 있다. 상기 증착 물질(10)은 유기 발광 다이오드에 사용되는 유기 물질일 수 있다. 구체적으로, 상기 유기 물질은 Tris(8-hydroxyquinolinato)aluminium( Al(C9H6NO)3)를 포함할 수 있다. 상기 유기 물질은 상온에서 고체이고, 상기 유기 물질은 섭씨 300도 근처에서 승화 또는 증발될 수 있다. 대용량의 증착 물질을 수납하기 위하여, 상기 증착 물질 수납 공간(126)은 원통 구조로 수직 방향으로 연장될 수 있다.
가스 가이드부(180)는 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 하부면에서 돌출되도록 배치될 수 있다. 상기 가스 가이드부(180)는 상기 증발부와 일체형으로 형성될 수 있다. 상기 가스 가이드부(180)는 돌출 부위의 중심에 관통홀(127)을 포함할 수 있다. 상기 돌출 부위는 상기 증착 물질(10)이 넘쳐 흐르지 않도록 하는 턱으로 기능을 수행할 수 있다. 상기 가스 가이드부(180)는 상기 증발부(120)의 몸체와 동일한 재질의 금속으로 형성될 수 있다. 상기 가스 가이드부(180)는 사각형 단면 구조의 링 형상일 수 있다. 상기 가스 가이드부(180)의 상부면은 톱니 형상(180a)을 가질 수 있다. 상기 가스 가이드부의 측면에는 증발 물질로 채워질 수 있다. 상기 가스 가이드부 및 상기 증발부의 측벽이 가열됨에 따라, 증발되거나 승화된 증발 물질은 상기 가스 가이드부를 따라 내부로 확산될 수 있다.
상기 덮개부(190)는 전기 전도도가 높은 도전성 물질로 형성될 수 있다. 상기 덮개부의 형상은 절두 원뿔각(truncated cone shell) 형태일 수 있다. 상기 덮개부(190)는 상기 가스 가이드부(180)를 덮고 도전체로 형성될 수 있다. 상기 덮개부(190)는 유도 전기장 또는 상기 가스 가이드부(180)와 열접촉을 통하여 가열될 수 있다. 이에 따라, 상기 증착 물질은 상기 덮개부(190)에 증착되지 않을 수 있다. 대용량의 증착 물질을 수납하는 경우, 상기 덮개부(190)는 상기 증착 물질에 의하여 잠길 수 있다.
상기 덮개부(190)와 상기 가스 가이드부(180)는 서로 결합하여 가스의 이동 통로를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 증착 물질은 상기 가스 가이드부(180)의 관통홀(127)을 통하여 분사될 수 있다. 상기 가스 가이드부(180) 및 상기 덮개부(190)는 섭씨 300도 정도로 가열될 수 있다.
한편, 상기 덮개부(190)가 상기 덮개부(190) 상부의 증착 물질을 가열하지 않도록 단열 덮개부(198)가 상기 덮개부(190) 상부에 배치될 수 있다. 상기 단열 덮개부(198)는 절두 원뿔각(truncated cone shell) 형태일 수 있다. 상기 단열 덮개부(198)는 부도체일 수 있다. 구체적으로, 단열 특성이 양호한, 상기 단열 덮개부(198)는 퀴츠, 다공질의 절연체, 또는 유리 섬유 재질의 단열재일 수 있다.
단열 튜브(122)는 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 측벽을 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 단열튜브(122)는 원통 형상을 가질 수 있다. 상기 증착 물질 수납 공간의 하부 측면은 경사 부위(126a)를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 단열 튜브(122)의 하부면은 상기 경사 부위(126a)에 접촉하여 정렬될 수 있다. 상기 단열 튜브(122)는 퀴츠, 다공질의 절연체, 또는 유리 섬유 재질의 단열재일 수 있다.
상기 단열 뷰브와 상기 증발부의 내벽 사이에는 원주 방향으로 형성된 그루브(groove, 121)가 형성될 수 있다. 상기 그르부(121)는 상기 단열 튜브(122)와 상기 증발부(120)의 측벽 사이의 열전달을 최소화시킬 수 있다.
상기 증발부(120)의 상부면에는 페룰(123,ferrule)과 상기 페룰(123)을 압박하는 상판(124)이 배치될 수 있다. 상기 상판(124)은 상기 증발부(120)의 몸체와 결합하여 상기 페룰(123)을 압박할 수 있다. 이에 따라, 상기 페룰에 의하여 상기 증착 물질 수납 공간(126)은 밀폐될 수 있다. 상기 페룰은 절두 원뿔 형상일 수 있다.
상기 증발부(120)는 상기 관통홀(127)과 연결되는 케비티(129)를 포함할 수 있다. 상기 케비티는 적분구 형태일 수 있다. 상기 케비티는 상기 증발부의 하부에 형성될 수 있다. 상기 케비티(129)는 입구와 출구(129a)를 포함하고, 상기 입구는 상기 관통홀(127)과 일치할 수 있다. 상기 케비티(129)와 상기 증발부(120)는 일체형으로 제작될 수 있다. 상기 케비티(129)의 재질과 상기 증발부(120)의 재질은 동일할 수 있다. 상기 케비티(129)의 입구 근처에 배플(128)이 배치될 수 있다. 상기 배플(128)은 도전성 물질로 형성되고, 상기 증발부(120)와 동일한 재질일 수 있다. 상기 배플은 유도 전기장 또는 열전달에 의하여 가열될 수 있다. 상기 배플(128)은 상기 입구를 통하여 제공되는 응집된 증착 물질이 상기 출구(129a)를 통하여 직접 배출되는 것을 억제할 수 있다. 상기 배플(128)에 입사된 상기 증착 물질 또는 증발 가스는 증발되어 상기 케비티(129) 내부에서 복수의 반사를 수행할 수 있다. 상기 케비티(129)의 출구(129a)는 상기 입구를 마주보도록 배치될 수 있다.
상기 케비티의 출구(129a)는 노즐부(130)에 연결될 수 있다. 상기 노즐부(130)는 도전체로 형성되고 상기 유도 코일(140)에 의하여 동시에 가열될 수 있다. 상기 노즐부(130)는 상기 증발부(120)와 별도로 제작되어 상기 증발부(120)의 하부면에 결합할 수 있다. 상기 노즐부(130)는 원뿔 형상의 관통홀(132)을 포함할 수 있다. 직경이 작은 부위는 상기 케비티의 출구(129a)와 연결될 수 있다. 상기 증착 물질 또는 증발 가스는 상기 관통홀(132)을 통하여 진공 용기 방향으로 분사될 수 있다.
상기 증발부와 상기 진공 용기 사이의 열접촉을 억제하기 위하여 절연 부재(134)는 상기 증발부(120)의 하부면 또는 상기 노즐부(130)의 하부면을 지지할 수 있다. 상기 절연 부재(134)는 쿼츠, 세라믹, 또는 알루미나일 수 있다. 상기 단열 부재는 원통 형상일 수 있다.
상기 증발부는 수직 방향으로 온도 구배를 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 증발부는 많은 유기 물질을 변질없이 장시간 수납할 수 있다.
도 2a는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 나타내는 단면도이다.
도 2b는 도 2a의 가스 가이드부와 덮개부를 설명하는 사시도이다. 도 1a 및 도 1b에서 설명한 것과 중복되는 설명은 생략한다.
도 2a 및 도 2b를 참조하면, 하향식 증발 증착 장치(200)는 진공 용기(160)의 상판에 형성된 관통홀(162)의 주위에 장착된 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치된 유도 코일(140), 상기 유도 코일(140)에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(150), 및 상기 유전체 튜브(110)의 내부에 배치되고 상기 유도 코일(140)에 의하여 유도가열되고 증착 물질을 수납하고 증착 물질을 토출하는 증발부(220)를 포함한다. 상기 증발부(220)는 증착 물질 수납 공간(126), 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 하부면에서 돌출되고 중심에 관통홀(127)을 포함하는 가스 가이드부(280), 및 상기 가스 가이드부(280)를 덮고 있는 도전체로 형성된 덮개부(290)를 포함한다. 상기 덮개부(290)는 상기 증착 물질(10)에 의하여 잠기고, 상기 증착 물질은 상기 가스 가이드부(280)의 관통홀(127)을 통하여 분사될 수 있다. 단열 튜브(122)는 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 측면을 감싸도록 배치된다.
상기 가스 가이드부(280)는 서로 다른 직경을 가지는 복수의 하부 링 구조체(282,284,286)를 포함할 수 있다. 복수의 하부 링 구조체(282,284,286)의 높이는 모두 동일할 수 있다. 상기 가스 가이드부(280)는 도전체로 형성될 수 있다. 상기 가스 가이드부(280)는 유도 전기장에 의하여 직접 가열되거나 열전달에 의하여 간접적으로 가열될 수 있다. 상기 링의 개수는 3 개일 수 있다. 상기 하부 링 구조체의 상부면은 톱니 형상(282a,284a,286a)을 가질 수 있다. 또는, 제1 상부 링 구조체(282)는 제1 반경을 가지고 그 중심에 관통홀(127)을 포함할 수 있다. 상기 제1 상부 링 구조체(282)의 상부면은 톱니 형상(282a)을 포함할 수 있다. 제2 상부 링 구조체(284)는 제1 반경보다 큰 제2 반경을 가질 수 있다. 상기 제2 상부 링 구조체(284)의 상부면은 톱니 형상(284a)을 포함할 수 있다. 상기 제3 상부 링 구조체(286)는 제2 반경보다 큰 제3 반경을 가질 수 있다. 상기 제3 상부 링 구조체의 상부면은 톱니 통상(286a)을 포함할 수 있다. 상기 톱니 형상을 통하여 내측을 가스가 이동할 수 있다.
상기 덮개부(290)는 상기 가스 가이드부(280)와 열접촉을 통하여 또는 유도 전기장에 의하여 가열될 수 있다. 상기 덮개부(290)의 하부면은 상기 가스 가이드부(280)의 링들 사이의 하부면에 접촉할 수 있다. 상기 덮개부(290)는 디스크 형상의 몸체와 그 하부면에 복수의 하부 링 구조체(292,294)를 포함하고, 상기 하부 링 구조체는 사각형 단면 구조일 수 있다. 상기 하부 링 구조체의 하부면은 톱니 형상(292a)을 가질 수 있다. 복수의 하부 링 구조체(292,294)의 높이는 동일할 수 있다. 상기 덮개부(290)는 원판 형상의 몸체의 하부면에 소정의 반경의 제1 상부 링 구조체(292)가 배치될 수 있다. 제2 상부 링 구조체(294)는 상기 제1 상부 링 구조체(292)의 외곽에 배치될 수 있다. 상기 제1 상부 링 구조체 및 상기 제2 상부 링 구조체는 그 하부면에 톱니 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 톱니 형상을 따라 가스는 내부로 흐를 수 있다.
단열 덮개부(298)는 상기 덮개부(290) 상부에 배치될 수 있다. 상기 단열 덮개부(298)는 원뿔 형상의 단열재로 형성될 수 있다. 상기 단열 덮개부(298)는 원뿔 각(cone shell) 형태일 수 있다. 상기 단열 덮개부(298)는 상기 덮개부(290)와 증착 물질(10)의 열전달을 억제할 수 있다. 또한, 원뿔 형상은 증착 물질이 흘러내리는 구조를 제공할 수 있다. 상기 단열 덮개부와 상기 덮개부를 정렬하기 위하여, 상기 단열 덮개부(298)는 상부 정렬 부재(298a)를 포함할 수 있다. 또한, 상기 덮개부(290)는 역시 하부 정렬 부재(296)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 하향식 증발 증착 장치(300)는 진공 용기(160)의 상판에 형성된 관통홀(162)의 주위에 장착된 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치된 유도 코일(140), 상기 유도 코일(140)에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(150), 및 상기 유전체 튜브(110)의 내부에 배치되고 상기 유도 코일(140)에 의하여 유도가열되고 증착 물질(110)을 수납하고 증착 물질을 토출하는 증발부(320)를 포함한다. 상기 증발부(320)는 증착 물질 수납 공간(126), 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 하부면에서 돌출되고 중심에 관통홀(127)을 포함하는 가스 가이드부(380), 및 상기 가스 가이드부(380)를 덮고 있는 도전체로 형성된 덮개부(390)를 포함한다. 상기 덮개부(390)는 상기 증착 물질(10)에 의하여 잠기고, 증착 물질은 상기 가스 가이드부(380)의 관통홀(127)을 통하여 분사될 수 있다. 단열 튜브(122)는 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 측면을 감싸도록 배치된다.
상기 가스 가이드부(380)는 서로 다른 직경을 가지는 복수의 하부 링 구조체를 포함할 수 있다. 하부 링 구조체의 높이는 중심으로 방향으로 진행함에 따라 점차 증가할 수 있다. 상기 가스 가이드부(380)는 도전체로 형성될 수 있다. 상기 가스 가이드부(380)는 유도 전기장에 의하여 직접 가열되거나 열전달에 의하여 간접적으로 가열될 수 있다. 상기 링의 개수는 3 개일 수 있다. 상기 하부 링 구조체의 상부면은 톱니 형상을 가질 수 있다. 또는, 제1 상부 링 구조체는 제1 반경을 가지고 그 중심에 관통홀을 포함할 수 있다. 상기 제1 상부 링 구조체의 상부면은 톱니 형상을 포함할 수 있다. 제2 상부 링 구조체는 제1 반경보다 큰 제2 반경을 가질 수 있다. 상기 제2 상부 링 구조체의 상부면은 톱니 형상을 포함할 수 있다. 상기 제3 상부 링 구조체는 제2 반경보다 큰 제3 반경을 가질 수 있다. 상기 제3 상부 링 구조체의 상부면은 톱니 통상(380a)을 포함할 수 있다. 상기 톱니 형상을 통하여 내측을 가스가 이동할 수 있다.
상기 덮개부(390)는 상기 가스 가이드부(380)와 열접촉을 통하여 또는 유도 전기장에 의하여 가열될 수 있다. 상기 덮개부(390)의 하부면은 상기 가스 가이드의 링들 사이의 하부면에 접촉할 수 있다. 상기 덮개부(390)는 원통 각 형태의 몸체와 몸체의 하부면에 배치된 복수의 하부 링 구조체를 포함할 수 있다. 상기 하부 링 구조체는 사각형 단면 구조일 수 있다. 상기 하부 링 구조체의 하부면은 톱니 형상(390a)을 가질 수 있다. 복수의 하부 링 구조체의 높이는 중심으로 이동함에 따라 증가할 수 있다. 상기 덮개부는 원판 형상의 몸체의 하부면에 소정의 반경의 제1 상부 링 구조체가 배치될 수 있다. 제2 상부 링 구조체는 상기 제1 상부 링 구조체의 외곽에 배치될 수 있다. 상기 제1 상부 링 구조체 및 상기 제2 상부 링 구조체는 그 하부면에 톱니 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 톱니 형상을 따라 가스는 내부로 흐를 수 있다.
단열 덮개부(398)는 상기 덮개부(380) 상부에 배치될 수 있다. 상기 단열 덮개부는 원뿔 형상의 단열재로 형성될 수 있다. 상기 단열 덮개부(398)는 원뿔 각(cone shell) 형태일 수 있다. 상기 단열 덮개부는 상기 덮개부와 증착 물질의 열전달을 억제할 수 있다. 또한, 원뿔 형상은 증착 물질이 흘러내리는 구조를 제공할 수 있다. 상기 단열 덮개부와 상기 덮개부를 정렬하기 위하여, 상기 단열 덮개부는 상부 정렬 부재를 포함할 수 있다. 또한, 상기 덮개부는 역시 하부 정렬 부재를 포함할 수 있다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 4를 참조하면, 하향식 증발 증착 장치(400)는 진공 용기(160)의 상판에 형성된 관통홀의 주위에 장착된 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치된 유도 코일(140), 상기 유도 코일(140)에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(150), 및 상기 유전체 튜브의 내부에 배치되고 상기 유도 코일에 의하여 유도가열되고 증착 물질을 수납하고 증착 물질을 토출하는 증발부(420)를 포함한다. 상기 증발부(420)는 증착 물질 수납 공간(126), 상기 증착 물질 수납 공간의 하부면에서 돌출되고 중심에 관통홀을 포함하는 가스 가이드부(280), 및 상기 가스 가이드부(280)를 덮고 있는 도전체로 형성된 덮개부(290)를 포함한다. 상기 덮개부(290)는 상기 증착 물질(10)에 의하여 잠기고, 상기 증착 물질(10)은 상기 가스 가이드부의 관통홀을 통하여 분사될 수 있다. 단열 튜브(122)는 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 측면을 감싸도록 배치된다.
상기 증발부(420)는 그 하부에 케비티를 포함하지 않을 수 있다. 또한, 상기 증발부(420)는 용접 또는 브레이징 기술에 의하여 전기 전도도가 다른 물질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 가스 가이드부 및 덮개부 주위의 가열하고자 하는 부위는 높은 전기 전도도의 제1 물질로 형성되고, 그 외의 영역은 전기 전도도가 낮은 물질로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 증발부(420)는 제1 물질로 형성된 제1 용기(420a)와 제2 물질로 형성된 제2 용기(420b)를 포함할 수 있다. 상기 제2 용기는 상기 제1 용기 상부에 배치되고, 브레이징 기술 또는 용접 기술에 의하여 일체형으로 제작될 수 있다. 이에 따라, 전기 전도도가 위치에 따라 달라, 국부적 가열이 제공될 수 있다.
도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 5를 참조하면, 하향식 증발 증착 장치(500)는 진공 용기의 상판에 형성된 관통홀의 주위에 장착된 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치된 유도 코일(140), 상기 유도 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(150), 및 상기 유전체 튜브(110)의 내부에 배치되고 상기 유도 코일(140)에 의하여 유도가열되고 증착 물질을 수납하고 증착 물질을 토출하는 증발부(520)를 포함한다. 상기 증발부(520)는 증착 물질 수납 공간(126), 상기 증착 물질 수납 공간의 하부면에서 돌출되고 중심에 관통홀을 포함하는 가스 가이드부(380), 및 상기 가스 가이드부를 덮고 있는 도전체로 형성된 덮개부(390)를 포함한다. 상기 덮개부(390)는 상기 증착 물질에 의하여 잠기고, 상기 증착 물질은 상기 가스 가이드부(380)의 관통홀(127)을 통하여 분사될 수 있다. 단열 튜브(122)는 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 측면을 감싸도록 배치된다. 상기 증발부(520)는 그 하부에 케비티를 포함하지 않을 수 있다.
도 6a은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 6b는 도 6a의 증발부를 나타내는 사시도이다.
도 6a 및 도 6b를 참조하면, 하향식 증발 증착 장치(600)는 진공 용기(160)의 상판에 형성된 관통홀의 주위에 장착된 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브(110)를 감싸도록 배치된 유도 코일(140), 상기 유도 코일(140)에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(150), 및 상기 유전체 튜브(110)의 내부에 배치되고 상기 유도 코일에 의하여 유도가열되고 증착 물질을 수납하고 증착 물질(10)을 토출하는 증발부(620)를 포함한다. 상기 증발부(620)는 증착 물질 수납 공간(126), 상기 증착 물질 수납 공간의 하부면에서 돌출되고 중심에 관통홀을 포함하는 가스 가이드부(380), 및 상기 가스 가이드부(380)를 덮고 있는 도전체로 형성된 덮개부(390)를 포함한다. 상기 덮개부(390)는 상기 증착 물질에 의하여 잠기고, 증착 물질은 상기 가스 가이드부의 관통홀(127)을 통하여 분사될 수 있다. 단열 튜브(122)는 상기 증착 물질 수납 공간(126)의 측면을 감싸도록 배치된다.
상기 증발부(620)는 상기 증착 물질 수납 공간(126) 상부에 제1 직경를 가지는 제1 원통부(620a), 및 상기 증착 물질 수납 공간 하부에 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가지는 제2 원통부(620b)를 포함할 수 있다. 상기 유도 코일(140)은 상기 제2 원통부(620b) 주위를 감싸도록 배치될 수 있다. 상기 증발부의 상부는 중심축 방향으로 연장되는 복수의 트렌치(620c)를 포함할 수 있다. 상기 제1 원통부(620a)는 중심축 방향으로 연장되는 복수의 트렌치(620c)를 포함할 수 있다. 상기 트렌치(620c)는 유도 전류의 흐름을 방해하여 오익 가열(ohmic heating)을 방해할 수 있다. 상기 제2 원통부(620b)와 상기 유전체 튜브(110) 사이의 공간은 열전달을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 제1 원통부(620a)와 제2 원통부(620b)는 온도 구배를 가질 수 있다.
전기장 차폐부(112)는 상기 유전체 튜브(110)의 상부 외주면에 배치될 수 있다. 상기 전기장 차폐부(112)는 유도 전기장을 흡수하여 그 내부의 증발부의 가열을 억제할 수 있다. 상기 전기장 차폐부는 원통 형상의 도전 물질로 형성될 수 있다. 상기 전기장 차폐부는 접지될 수 있다. 이에 따라, 증발부의 수직 방향을 따라 온도 구배가 제공될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 7을 참조하면, 복수의 증발 증착 모듈이 진공 용기(160)의 상판에 매트릭스 형태로 배열 수 있다. 상기 증발 증착 모듈(101)은 진공 용기의 상판에 형성된 관통홀(162)의 주위에 장착된 유전체 튜브(110), 상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치된 유도 코일(140), 상기 유도 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원(150), 및 상기 유전체 튜브의 내부에 배치되고 상기 유도 코일에 의하여 유도가열되고 증착 물질을 수납하고 증착 물질을 토출하는 증발부(620)를 포함할 수 있다. 상기 증발부의 형태는 온도 구배를 제공하기 위하여 다양하게 변형될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.
110: 유전체 튜브
120: 증발부
122: 단열 튜브
130: 노즐부
140: 유도 코일
150: 교류 전원
180: 가스 가이드부
190: 덮개부

Claims (16)

  1. 진공 용기의 상판에 형성된 관통홀의 주위에 장착된 유전체 튜브;
    상기 유전체 튜브를 감싸도록 배치된 유도 코일;
    상기 유도 코일에 교류 전력을 제공하는 교류 전원; 및
    상기 유전체 튜브의 내부에 배치되고 상기 유도 코일에 의하여 유도가열되고 증착 물질을 수납하고 증착 물질을 토출하는 증발부를 포함하고,
    상기 증발부는:
    증착 물질 수납 공간;
    상기 증착 물질 수납 공간의 하부면에서 돌출되고 중심에 관통홀을 포함하는 가스 가이드부; 및
    상기 가스 가이드부를 덮고 있는 도전체로 형성된 덮개부를 포함하고,
    상기 덮개부는 상기 증착 물질에 의하여 잠기고,
    상기 증착 물질은 상기 가스 가이드부의 관통홀을 통하여 분사되는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 증착 물질 수납 공간의 측면을 감싸도록 배치된 단열 튜브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  3. 제2 항에 있어서,
    상기 증발부의 측면에 원주를 따라 형성된 그루브를 더 포함하고,
    상기 그루브는 상기 단열 튜브와 상기 증발부의 측면의 열전달을 감소시키는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 덮개부 상에 배치되어 상기 증착 물질로 열전달을 억제하는 단열 덮개부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 증발부는:
    상기 증착 물질 수납 공간 상부에 제1 직경를 가지는 제1 원통부; 및
    상기 증착 물질 수납 공간 하부에 상기 제1 직경보다 작은 제2 직경을 가지는 제2 원통부를 포함하고,
    상기 유도 코일은 상기 제2 원통부 주위를 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  6. 제5 항에 있어서,
    상기 증발부의 상부는 중심축 방향으로 연장되는 복수의 트렌치를 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 유전체 튜브의 상부 외주면에 배치된 전기장 차폐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 가이드부는 사각형 단면 구조의 링 형상이고,
    상기 가스 가이드부의 상부면은 톱니 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 가스 가이드부는 서로 다른 직경을 가지는 복수의 하부 링 구조체를 포함하고,
    상기 하부 링 구조체의 상부면은 톱니 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 하부 링 구조체는 직경이 감소함에 따라 높이가 증가하는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 덮개부는 디스크 형상, 원뿔 형상 또는 절두 원뿔 형상의 몸체를 가지는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  12. 제11 항에 있어서,
    상기 덮개부는 그 하부면에 복수의 상부 링 구조체를 포함하고,
    상기 상부 링 구조체는 사각형 단면 구조이고,
    상기 상부 링 구조체의 하부면은 톱니 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  13. 제1 항에 있어서,
    상기 증발부는 상기 가스 가이드부의 관통홀에 연결되고 상기 관통홀의 하부에 형성된 케비티를 더 포함하고,
    상기 케비티는 출구를 포함하고,
    상기 증착 물질은 상기 출구를 통하여 분사되는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  14. 제1 항에 있어서,
    상기 증발부에서 분사되는 증착 물질을 상기 진공 용기에 분사하는 노즐부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  15. 제1 항에 있어서,
    상기 증발부는:
    상기 증착 물질 수납 공간의 상부면에 배치된 페룰(ferrule); 및
    상기 페룰을 압박하는 상판을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 하향식 증발 증착 장치.
  16. 삭제
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2017213277A1 (ko) * 2016-06-09 2017-12-14 주식회사 파인에바 하향식 증발 증착 장치

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KR20120077384A (ko) * 2010-12-30 2012-07-10 엘아이지에이디피 주식회사 증착물질 공급 장치 및 이를 이용한 증착 장비
KR20140122838A (ko) * 2013-04-11 2014-10-21 한국표준과학연구원 증발 증착 장치

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