KR101740007B1 - 증발원 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 증발물질이 수용되는 도가니와; 상기 도가니를 감싸도록 설치되어 상기 도가니에 열을 가하는 히터부와; 상기 히터부를 감싸도록 설치되는 관 상의 히터 하우징과; 내주면이 상기 히터 하우징의 외주면과 이격되어 상기 히터 하우징을 감싸도록 설치되며, 내부에 냉각유체가 순환되는 쿨링재킷과; 상기 쿨링재킷과 상기 히터 하우징의 하부와 접촉되도록 상기 쿨링재킷과 상기 히터 하우징 사이에 배치되는 접촉고리부를 포함하는, 증발원이 제공된다.

Description

증발원{EVAPORATION SOURCE}
본 발명은 증발원에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 증착 과정에서 도가니의 높이 방향에 대한 온도구배를 형성하고, 유지관리 시 증발원의 온도를 빠르게 낮출 수 있는 증발원에 관한 것이다.
유기 전계 발광소자(Organic Light Emitting Diodes: OLED)는 형광성 유기화합물에 전류가 흐르면 빛을 내는 전계 발광현상을 이용하는 스스로 빛을 내는 자발광소자로서, 비발광소자에 빛을 가하기 위한 백라이트가 필요하지 않기 때문에 경량이고 박형의 평판표시장치를 제조할 수 있다.
유기 전계 발광 소자는, 애노드 및 캐소드 전극을 제외한 나머지 구성층인 정공주입층, 정공수송층, 발광층, 전자수송층 및 전자주입층 등이 유기 박막으로 되어 있고, 이러한 유기 박막은 진공열증착법으로 기판 상에 증착된다.
진공열증착법은 진공챔버 내에 기판을 배치하고, 일정 패턴이 형성된 쉐도우 마스크(shadow mask)를 기판에 정렬시킨 후, 증발원의 도가니를 가열하여 도가니에서 증발되는 증발입자를 기판 상에 증착하는 방식으로 이루어진다.
최근 기판이 대형화됨에 따라 도가니에 많은 양의 증발물질을 충전하기 위하여 도가니의 높이가 증가되고 있다. 도가니에 대한 가열에 따라 도가니에 수용된 증발물질의 표면에서 증발물질이 증발되면서 증발입자가 기판을 향해 배출되는데 증발물질의 표면에서 발생되는 증발입자가 도가니의 상단을 통해 용이하게 배출되기 위해서는 도가니의 높이 방향으로 온도구배를 형성하게 된다.
즉, 도가니의 하단부보다 상단부의 온도를 높게 하여 기체 상의 증발입자가 도가니를 상단부를 향하여 용이하게 배출되도록 하는 것이다. 이를 위해서 종래에는 도가니의 상단부와 하단부에 각각 대응하는 위치에서 열선의 밀도를 달리 하거나, 도가니의 상단부와 하단부의 히터를 분리하고 이를 개별제어를 하는 방식을 채택하는데 모두 온도구배 형성하는데 복잡함이 있었다.
한편, 기판에 대한 증착이 일정 시간 진행한 후에는 증착장치의 유지보수를 위하여 증착장치의 가동을 중지하게 되는데, 이를 위해서 증발원에 공급되는 전원을 차단하고 진공챔버의 진공 분위기를 해제한 상태에서 증발원의 온도를 낮추게 된다.
진공챔버의 진공 상태에서는 증발원 자체의 열을 흡수하는 매체가 존재하지 않기 때문에 진공챔버 내의 압력이 대기압 수준으로 회복된 후에야 증착원의 온도 강하가 정상적으로 이루어진다. 또한 챔버 내의 압력이 대기압으로 된 후에도 진공챔버 내부의 온도가 적정 온도로 낮아질 때까지는 상당한 시간이 소요된다. 이러한 이유로 증착장치의 유지관리 시 많은 시간이 소요되는 문제점이 있다.
본 발명은 증착 과정에서 도가니의 높이 방향에 대한 온도구배를 형성하고, 유지관리 시 증발원의 온도를 빠르게 낮출 수 있는 증발원을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 증발물질이 수용되는 도가니와; 상기 도가니를 감싸도록 설치되어 상기 도가니에 열을 가하는 히터부와; 상기 히터부를 감싸도록 설치되는 관 상의 히터 하우징과; 내주면이 상기 히터 하우징의 외주면과 이격되어 상기 히터 하우징을 감싸도록 설치되며, 내부에 냉각유체가 순환되는 쿨링재킷과; 상기 쿨링재킷과 상기 히터 하우징의 하부와 접촉되도록 상기 쿨링재킷과 상기 히터 하우징 사이에 배치되는 접촉고리부를 포함하는, 증발원이 제공된다.
상기 접촉고리부는 상기 쿨링재킷과 일체로 형성될 수 있다.
상기 증발원은, 상기 히터 하우징의 하단부를 폐합하는 바닥플레이트를 더 포함할 수 있으며, 이 경우, 상기 접촉고리부는 상기 바닥플레이트의 외주에 상응하는 위치에 배치될 수 있다.
그리고, 상기 도가니의 상단에 결합되어 상기 히터부의 가열에 따라 증발되는 증발입자를 분산시키는 디퓨져를 더 포함할 수 있다.
상기 디퓨져는, 상단에서 하단을 향하여 단면이 축소되도록 뿔대 형상으로 함입홈이 형성되고, 상기 함입홈의 바닥에는 복수의 분사홀이 관통하여 상기 바닥의 외주를 따라 형성되며, 상기 도가니 상부의 상기 히터부에 삽입되어 상기 도가니의 상단에 결합되는 디퓨져 바디와; 외주면이 상기 함입홈의 측벽과 이격되도록 상기 함입홈의 바닥에서 상단을 향하여 단면이 확대되는 뿔대 형상의 확산부를 포함하며, 상기 복수의 분사홀의 중앙의 상기 함입홈의 바닥에 결합되는 디퓨져 헤드를 포함할 수 있다.
상기 디퓨져 헤드는 상기 디퓨져 바디에 대해 높이가 조절될 수 있다.
상기 함입홈의 바닥에는 내주에 암나사부가 형성되는 결합홈에 형성되고, 상기 확산부의 하단에는 상기 암나사부에 나사결합되는 수나사부가 형성되는 결합구가 형성될 수 있다.
상기 디퓨져 바디의 외주를 따라 함입되어 상기 디퓨져 바디의 두께가 감소될 수 있다.
상기 디퓨져 바디의 외주에는 플랜지가 돌출되어 형성되며, 상기 플랜지는 상기 히터 하우징의 상단에 지지될 수 있다.
상기 디퓨져 바디의 상단에는, 상기 함입홈의 외주를 따라 돌출되며, 내주에 상기 함입홈의 내면에서 연장되는 경사면이 형성되는 가이드댐이 형성될 수 있다.
상기 증발원은, 상기 디퓨져 헤드의 상면에 결합되는 리플렉터를 더 포함할 수 있다.
또한, 상면에서 하면으로 관통하는 복수의 장공이 환 형으로 형성되며, 상기 도가니에 횡방향으로 결합되는 베플 플레이트를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 증발원은, 증착 과정에서 도가니의 높이 방향에 대한 온도구배를 형성하고 유지관리 시 증발원의 온도를 빠르게 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 단면도.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 접촉고리부의 사시도.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 일부분의 분해 단면도.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 일부분의 결합 단면도.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 베플 유닛의 단면도.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
이하, 본 발명에 따른 증발원의 실시예를 첨부도면을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 단면도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 접촉고리부의 사시도이다. 그리고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 일부분의 분해 단면도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 일부분의 결합 단면도이다. 그리고, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 증발원의 베플 유닛의 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 증발물질(10), 도가니(12), 함입홈(14), 디퓨져(15), 분사홀(16), 고리홈부(17), 디퓨져 바디(18), 결합홈(19), 확산부(20), 결합구(21), 플랜지(23), 디퓨져 헤드(22), 가이드댐(24), 리플렉터(28), 베플 바디(30), 장공(32), 베플 플레이트(34), 히터 하우징(36), 바닥플레이트(38), 가열부(40), 하부열선(41), 상부열선(42), 쿨링재킷(44), 냉각유로(46), 접촉고리부(48)가 도시되어 있다.
본 실시예에 따른 증발원은, 내부에 증발물질(10)이 수용되는 도가니(12)와; 상기 도가니(12)를 감싸도록 설치되어 상기 도가니(12)에 열을 가하는 히터부(40)와; 상기 히터부(40)를 감싸도록 설치되는 히터 하우징(36)과; 내주면이 상기 히터 하우징(36)의 외주면과 이격되어 상기 히터 하우징(36)을 감싸도록 설치되며, 내부에 냉각유체가 순환되는 쿨링재킷(44)과; 상기 쿨링재킷(44)과 상기 히터 하우징(36)의 하부와 접촉되도록 상기 쿨링재킷(44)과 상기 히터 하우징(36) 사이에 배치되는 접촉고리부(48)를 포함한다. 그리고, 도가니(12)에서 분출되는 증발입자를 분산시키는 디퓨져(15)가 도가니(12) 상단에 결합된다.
본 실시예에 따른 증발원은, 증착 과정에서 도가니(12)의 높이 방향에 대한 온도구배를 형성하고, 유지관리 시 증발원의 온도를 빠르게 낮출 수 있다.
도가니(12)의 내부에는 증발물질(10)이 수용된다. 도가니(12)의 외측에는 도가니(12)에 열을 가하는 히터부(40)가 배치되고 도가니(12)의 내부에는 증발물질(10)이 수용되어 있어, 히터부(40)의 가열에 따라 도가니(12) 내부의 증발물질(10)이 증발되면서 기체 상태의 증발입자가 도가니(12)의 상단을 통해 배출된다.
도가니(12)에서 분출되는 증발입자의 분포는 도가니(12)의 중심부에서 밀도가 높고 외측으로 갈수록 밀도가 낮아지는 가우스(gauss) 분포를 갖게 되는데, 도가니(12)에서 분출되는 가우스 분포의 증발입자가 바로 기판에 증착되는 경우 기판에 대한 증착정밀도가 낮아질 수 있다. 이 경우, 도 1에 도시된 바와 같이, 도가니(12) 상단에 디퓨져(15)를 결합하여 도가니(12)에서 분출되는 기체 상태의 증발입자를 분산시킬 수 있다. 디퓨져(15)를 통해 도가니(12)에서 분출되는 증발입자가 분산되어 기판에 증착되는 증착막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
히터부(40)는, 도가니(12)를 감싸도록 설치되어 도가니(12)에 열을 가한다. 히터부(40)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 열선을 포함할 수 있으며, 열선은 히터 하우징(36)의 중공부의 내부에 배치되는 열선고정부(미도시)에 나선 또는 지그재그 형태로 권선되어 히터부(40)를 구성하게 된다. 히터부(40)는 히터 하우징(36)의 중공부의 전체 길이에 걸쳐 배치될 수 있다. 본 실시예에서는 디퓨져(15)의 외주면에 대향하여 상부열선(42)을 배치하고, 도가니(12)의 하단에 대향하여 하부열선(41)을 배치하여 히터부(40)를 구성한 형태를 제시한다.
히터 하우징(36)은 관 형태를 이루어 내부에 중공부가 마련된다. 히터 하우징(36)의 내부에 히터부(40)가 배치되어 히터 하우징(36)이 히터부(40)를 감싸게 된다. 히터 하우징(36)은, 도 1에 도시된 바와 같이, 상단부와 하단부가 개방된 형태의 실린더 형상을 가질 수 있다. 히터 하우징(36)은 반사판의 역할도 하여 내부에 위치한 히터부(40)에서 방출되는 복사열을 도가니(12) 측으로 다시 반사되도록 하여 히터부(40)에서 방출되는 복사열 에너지의 낭비를 최소화할 수 있으며, 복사열 에너지가 도가니(12)를 향해 집중적으로 방출됨으로써 도가니(12) 내의 증발물질(10)의 증발 작용을 보다 촉진할 수 있다.
본 실시예에 따른 히터 하우징(36)은, 예를 들어 사각형 금속판을 둥글게 말아서 상호 접하는 양단부를 용접 등의 방법으로 접합시키는 방식으로 제작될 수도 있다. 이때, 히터 하우징(36)의 하단에 바닥플레이트(38)를 부착하여 히터부(40)에 의해 발생된 열이 히터 하우징(36)의 바닥을 통해 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있다.
쿨링재킷(44)은, 내주면이 히터 하우징(36)의 외주면과 이격되어 히터 하우징(36)을 감싸도록 설치되며, 내부에 냉각유체가 순환된다. 기판에 대한 증발입자의 증착을 위해서는 도가니(12)를 가열하게 되는데, 도가니(12)의 가열에 의해 발생하는 열이 증발원의 외측으로 전달되어 기판이나 증착챔버 내부의 각종 기구에 전달되어 증착 정밀도를 떨어뜨릴 수 있다. 예를 들면, 유기물 재료의 가열 및 증착 공정이 진행되는 동안 증발원의 온도는 대략 섭씨 300도(℃)까지 상승한다. 이러한 열이 기판이나 마스크에 도달하면 기판이나 마스크에 열팽창이 발생하여 증착의 정밀도가 떨어질 수 있다. 따라서, 증발원의 히터 하우징(36)의 외측에 쿨링재킷(44)을 두어 증발원에서 발생하는 열이 기판, 마스크 등의 각종 기구에 전달되는 것을 방지하게 된다. 쿨링재킷(44)의 내부에는 냉각유체가 순환되기 위한 냉각유로(46)가 형성되며 냉각유로(46)를 따라 냉각유체가 순환하면서 증발원을 냉각하게 하게 된다. 쿨링재킷(44)은 냉각을 통해 복사열에 의해 도가니(12)가 과도하게 가열되는 것을 방지하고 도가니(12)를 적절한 온도로 유지시키는 역할을 한다.
접촉고리부(48)는, 쿨링재킷(44)과 히터 하우징(36)의 하부와 접촉되도록 쿨링재킷(44)과 히터 하우징(36) 사이에 배치된다. 접촉고리부(48)는 폐합 또는 일측이 개방되는 고리 형태로 형성될 수 있으며, 쿨링재킷(44)과 히터 하우징(36)의 하부와 접촉되도록 히터 하우징(36)의 외주면과 쿨링재킷(44)의 내주면 사이에 개재된다. 이에 따라 쿨링재킷(44)의 냉각열이 히터 하우징(36)의 하부에 전달된다. 쿨링재킷(44)의 냉각열이 히터 하우징(36)의 하부에 용이하게 전달될 수 있도록 접촉고리부(48)는 알루미늄, 구리, 은, 스텐레스 스틸 등의 열전도율이 높은 금속재료를 포함하는 재질로 이루어질 수 있다.
본 실시예에서는, 도 2에 도시된 폐합된 고리 형태의 접촉고리부(48)가 쿨링재킷(44)의 내주면과 히터 하우징(36) 하부의 외주면 사이에 접촉되도록 배치한 형태를 제시하고 있으나, 접촉고리부(48)를 쿨링재킷(44)과 일체로 형성하여 히터 하우징(36)의 하부가 접촉고리부(48)의 내부에 접촉되도록 설치하는 것도 가능하다.
최근 기판이 대형화됨에 따라 도가니(12)의 높이가 증가되고 있고, 이에 따라 도가니(12)의 가열에 따라 증발되는 기체 상태의 증발입자가 도가니(12)의 높이 방향으로 용이하게 토출될 수 있도록 도가니(12)의 높이 방향으로 온도구배를 형성할 필요가 있다. 본 실시예에서는 도가니(12)의 하부에 대응하는 히터 하우징(36)의 하부와 쿨링재킷(44) 사이에 접촉고리부(48)를 두어 쿨링재킷(44)의 냉각열이 히터 하우징(36)의 하부에 전달되도록 하여 도가니(12)의 하부의 온도가 도가니(12)의 상부의 온도보다 낮게 함으로써 도가니(12)의 하부에 비해 상부의 온도가 높은 온도구배를 형성한다.
한편, 기판에 대한 증착이 일정 시간 진행한 후에는 증착장치의 유지보수를 위하여 증착장치의 가동을 중지하게 되는데, 이를 위해서 증발원에 공급되는 전원을 차단하고 진공챔버의 진공 분위기를 해제한 상태에서 증발원의 온도를 낮추게 된다. 진공챔버 내의 압력이 대기압으로 된 후에도 진공챔버 내부의 온도가 적정 온도로 낮아질 때까지는 상당한 시간이 소요된다. 본 실시예에 따른 증발원은 쿨링재킷(44)과 히터 하우징(36)의 하부가 접촉고리부(48)에 의해 접촉되어 있기 때문에 쿨링재킷(44)의 가동에 따라 냉각열이 히터 하우징(36)으로 전달되어 증발원의 온도를 빠른 시간 내에 효율적으로 낮출 수 있다.
한편, 히터 하우징(36)의 하단에 바닥플레이트(38)를 부착하여 히터부(40)에 의해 발생된 열이 히터 하우징(36)의 바닥을 통해 외부로 방출되는 것을 방지할 수 있는데, 이와 같이 히터 하우징(36)의 하단에 바닥플레이트(38)가 부착되어 있는 경우에는 접촉고리부(48)가 바닥플레이트(38)의 외주에 상응하는 위치에 배치될 수 있다. 즉, 바닥플레이트(38)의 외측단에 대향하는 위치에 접촉고리부(48)의 내주가 배치되도록 하여 쿨링재킷(44)의 냉각열이 바닥플레이트(38)로 전달되어 바닥플레이트(38)의 전체 면적에서 도가니(12)의 하단부를 냉각할 수 있도록 구성하는 것이다.
이하에서는 도가니(12)의 상단에 분출되는 증발입자를 분산시키기 위한 디퓨져(15)에 대해 자세히 설명하고자 한다.
도가니(12)에서 분출되는 증발입자의 분포는 도가니(12)의 중심부에서 밀도가 높고 외측으로 갈수록 밀도가 낮아지는 가우스(Gauss) 분포를 나타낸다. 가우스(Gauss) 분포에 따른 증발입자의 분포에 의해 기판에 증착되는 박막의 증착 균일도가 저하되며, 이는 유기 전계 발광소자의 수율을 저하시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 디퓨져(15)는 도가니(12)의 상단에 결합되어 도가니(12)에서 증발된 증발입자를 고르게 분산시켜 분사함으로써 기판에 증착되는 증착막의 증착 균일도를 향상시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 디퓨져(15)는, 디퓨져 바디(18)와 디퓨져 헤드(22)를 포함한다.
디퓨져 바디(18)는, 도가니(12) 상부에 위치하는 히터부(40)에 삽입되어 도가니(12)의 상단과 결합되며, 도가니(12)에서 분출되는 증발입자가 디퓨져 바디(18)의 분사홀(16)을 통해 유출된다. 분사홀(16)을 통해 유출되는 증발입자는 디퓨져 바디(18)의 함입홈(14)의 내벽과 디퓨져 헤드(22)의 확산부(20)가 형성하는 분출 경로를 통해 확산되면서 기판에 증착된다.
디퓨져 바디(18)의 상단에는, 상단에서 하단을 향하여 단면이 축소되도록 뿔대 형상으로 함입되어 형성되는 함입홈(14)이 형성되고, 함입홈(14)의 바닥에는 함입홈(14)의 바닥을 관통하는 복수의 분사홀(16)이 바닥의 외주를 따라 형성된다.
본 실시예에서는 원뿔대(circular truncated cone) 형상의 함입홈(14)이 디퓨져 바디(18)의 상면에 함입되어 형성되어 있고, 이에 따라 복수의 분사홀(16)도 함입홈(14)의 바닥에 환 형을 이루어 형성된다.
디퓨져 바디(18)에 형성되는 분사홀(16)은, 유입되는 증발입자가 일정한 방향성을 갖도록 일정한 높이로 형성될 수 있다. 도가니(12)에서 분출되어 분사홀(16)로 유입되는 증발입자가 일정 높이의 분사홀(16)을 거치면서 분사홀(16)의 형성 방향으로 일정한 방향성을 갖고 분사홀(16)에서 분출될 수 있다.
도 1를 참고하면, 본 실시예는 히터 하우징(36)의 상단부에 상부열선(42)을 배치하고 하단부에 하부열선(41)을 배치하여 히터부(40)를 구성한 형태인데, 디퓨져 바디(18)의 하단을 도가니(12)의 상단에 결합하는 경우 디퓨저 바디의 외주면이 상부열선(42)에 대향하여 배치되게 된다. 이와 같이, 디퓨져 바디(18)를 히터 하우징(36)에 의해 둘러 싸인 히터부(40)의 내부에 배치하는 이유는, 히터부(40)의 열이 바로 디퓨져 바디(18)에 전달되도록 하여 증발입자의 증착과정에서 증발입자가 디퓨져 바디(18) 또는 디퓨져 헤드(22)에 기생증착되는 것을 방지하기 위함이다.
한편, 디퓨져 바디(18)의 두께가 감소되도록 디퓨져 바디(18)의 외주면에는 디퓨져 바디(18)의 외주를 따라 함입되어 잘록한 고리홈부(17)가 형성될 수 있다. 디퓨져 바디(18)의 외주에 대향하여 히터부(40)가 배치되어 있는데, 히터부(40)에 의한 열이 디퓨져 바디(18)를 통해 디퓨져 헤드(22)로 잘 전달되어야 분사홀(16)을 통해 분사되는 증발입자가 디퓨져 헤드(22)에 부착되지 않고 확산되어 기판에 용이하게 증착될 수 있다. 따라서, 히터부(40)에 대향하는 디퓨져 바디(18)의 외주면을 함입시켜 디퓨져 바디(18)의 두께를 감소시킴으로써 히터부(40)의 열이 디퓨져 헤드(22)로 잘 전달될 수 있도록 하는 것이다.
디퓨져 바디(18)의 외주에는 플랜지(23)가 돌출되어 형성될 수 있으며, 디퓨저 바디와 도가니(12)를 결합하여 도가니(12)를 히터부(40)에 삽입하여 배치하는 경우 디퓨져 바디(18)의 플랜지(23)가 히터 하우징(36)의 상단에 지지되면서 설치될 수 있다.
디퓨져 헤드(22)는, 외주면이 함입홈(14)의 측벽과 이격되도록 함입홈(14)의 바닥에서 상단을 향하여 단면이 확대되는 뿔대 형상의 확산부(20)를 구비하며, 복수의 분사홀(16)의 중앙의 함입홈(14)의 바닥에 결합된다.
확산부(20)는, 디퓨져 바디(18)에 형성되는 함입홈(14)의 형상과 상응하여 함입홈(14)의 바닥에서 상단을 향하여 단면이 확대되는 뿔대 형상으로 형성될 수 있다.
함입홈(14)의 측벽과 확산부(20)의 외주면은 서로 대향하여 이격되어 있고 그 사이의 함입홈(14)의 바닥에는 복수의 분사홀(16)이 형성되어 있다. 따라서, 함입홈(14)의 측벽과 확산부(20)의 외주면이 형성하는 공간은 함입홈(14)의 분사홀(16)에서 분출되는 증발입자의 분출 경로를 형성하게 된다.
뿔대 형상의 함입홈(14)의 측벽과 뿔대 형상의 확산부(20)의 외주면이 형성하는 공간은 도가니(12)의 중심에 대해 경사를 이루게 되고 이러한 경사에 의해 증발입자가 확산된다.
본 실시예에서는 확산부(20)가 원뿔대(circular truncated cone) 형상의 함입홈(14)에 상응하여 원뿔대 형상을 갖도록 하여 함입홈(14)의 밑면에 대한 모선의 각도와 확산부(20)의 밑면에 대한 모선의 각도가 동일하게 설정하였으나, 함입홈(14)의 밑면에 대한 모선의 각도와 확산부(20)의 밑면에 대한 모선의 각도를 달리 하여 증발입자의 확산각도를 조절할 수 있다.
디퓨져 헤드(22)는 디퓨져 바디(18)에 대해 높이가 조절되어 증발입자의 확산밀도를 조절할 수 있다. 이를 위해 본 실시예서는, 함입홈(14)의 바닥에는 내주에 암나사부가 형성되는 결합홈(19)이 형성되고 디퓨져 헤드(22)의 확산부(20)의 하단에는 상기 암나사부에 나사결합되는 수나사부가 형성되는 결합구(21)가 형성되어 있어, 결합홈(19)에 대한 결합구(21)의 나사결합에 따라 디퓨져 바디(18)에 대한 디퓨져 헤드(22)의 높이를 조절할 수 있다.
한편, 디퓨져 헤드(22)의 상면에는 판 상의 리플렉터(28)가 결합될 수 있다. 히터부(40)에 의해 도가니(12)가 가열되는 경우, 열 에너지가 디퓨져 바디(18)와 디퓨져 헤드(22)를 거쳐 외부로 방출되는데 이러한 열 에너지의 방출을 방지하기 위해 디퓨져 헤드(22)의 상면에 리플렉터(28)를 결합하여 도가니(12)에서 방출되는 열 에너지를 가둬 둘 수 있다.
리플렉터(28)는 탄탈륨(Ta, tantalum), 티타늄(Ti, titanium) 등이 포함하는 재질로 이루어질 수 있다
그리고, 디퓨져 바디(18)의 상단에는 상기 함입홈(14)의 외주를 따라 돌출되며, 내주에 상기 함입홈(14)의 내면에서 연장되는 경사면이 형성되는 가이드댐(24)이 형성될 수 있다.
가이드댐(24)은, 함입홈(14)의 상단에 외주를 따라 돌출되어 형성되는데, 가이드댐(24)의 경사면과 디퓨져 헤드(22)의 확산부(20)의 외주면이 다시 증발입자의 분출 경로를 형성하여 증발원에서 분출되는 증발입자를 고르게 분산시켜 기판에 증착되도록 유도할 수 있다.
한편, 디퓨져 바디(18)와 도가니(12) 사이에는 상면에서 하면으로 관통하는 복수의 장공(32)이 환 형으로 형성되어 있는 베플 플레이트(34)가 횡방향으로 결합될 수 있다. 베플 플레이트(34)는 도가니(12)에 수용된 증발물질(10)의 상부에서 횡방향으로 도가니(12)에 결합되는데, 도가니(12)의 가열에 따라 증발물질(10)이 기화 또는 승화되는 과정에서 증발물질(10)이 작은 덩어리 형태 외부로 튀어 도가니(12)의 입구나 기판 상에 증착되는 것을 방지한다.
즉, 도가니(12)의 내부의 증발물질(10)이 가열되어 증발되는 증발입자는 베플 플레이트(34)의 장공(32)을 거쳐 도가니(12)의 상단으로 분출되도록 하고, 작은 덩어리 형태로 튀는 입자는 베플 플레이트(34)로 외부로 튀는 것을 방지하게 된다. 베플 플레이트(34)에 형성되는 장공(32)과 디퓨져 바디(18)의 분사홀(16)은 동일 선상에 위치하지 않아 베플 플레이트(34)의 장공(32)을 통과하는 작은 덩어리 형태의 입자는 디퓨져 바디(18)의 하단에 의해 다시 외부로 튀는 것을 방지할 수 있다.
한편, 베플 플레이트(34)를 도가니(12)에 결합하기 위해, 튜브 형상의 베플 바디(30)를 이용할 수 있다. 즉, 튜브 형상의 베플 바디(30)의 내부에는 베플 플레이트(34)가 횡방향으로 결합될 수 있는데, 내부에 베플 플레이트(34)가 결합된 베플 바디(30)의 하단을 도가니(12)의 상단과 결합하고, 베플 바디(30)의 상단에는 디퓨져 바디(18)의 하단을 결합하여, 베플 플레이트(34)가 도가니(12)의 상단에 횡방향으로 위치하도록 할 수 있다.
본 실시예에서는 도가니(12) 상단 및 디퓨져 바디(18)의 하단에 외주를 따라 단턱을 각각 형성하고, 디퓨져 바디(18)의 하단을 베플 바디(30)의 상단에 끼움 결합하고, 도가니(12) 상단을 베플 바디(30)의 하단에 끼움 결합한 형태를 제시한다.
이상에서 본 발명의 실시예들에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.
10: 증발물질 12: 도가니
14: 함입홈 15: 디퓨져
16: 분사홀 17: 고리홈부
18: 디퓨져 바디 19: 결합홈
20: 확산부 21: 결합구
23; 플랜지 22: 디퓨져 헤드
24: 가이드댐 28: 리플렉터
30: 베플 바디 32: 장공
34: 베플 플레이트 36: 히터 하우징
38: 바닥플레이트 40: 가열부
41: 하부열선 42: 상부열선
44: 쿨링재킷 46: 냉각유로
48: 접촉고리부

Claims (12)

  1. 내부에 증발물질이 수용되는 도가니와;
    상기 도가니를 감싸도록 설치되어 상기 도가니에 열을 가하는 히터부와;
    상기 히터부를 감싸도록 설치되는 히터 하우징과;
    내주면이 상기 히터 하우징의 외주면과 이격되어 상기 히터 하우징을 감싸도록 설치되며, 내부에 냉각유체가 순환되어 상기 도가니를 냉각하는 쿨링재킷과;
    상기 쿨링재킷의 냉각열이 상기 히터 하우징의 하부에 전달되어 상기 도가니 하부에 비해 상부의 온도가 높은 온도구배가 형성되도록 상기 쿨링재킷과 상기 히터 하우징의 하부와 접촉되어 상기 쿨링재킷과 상기 히터 하우징 사이에 배치되며, 열전도율이 높은 금속을 포함하는 재질로 이루어지는 접촉고리부를 포함하는, 증발원.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접촉고리부는 상기 쿨링재킷과 일체로 형성되는 것을 특징으로 하는, 증발원.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 히터 하우징의 하단부를 폐합하는 바닥플레이트를 더 포함하며,
    상기 접촉고리부는 상기 바닥플레이트의 외주에 상응하는 위치에 배치되는 것을 특징으로 하는, 증발원.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 도가니의 상단에 결합되어 상기 히터부의 가열에 따라 증발되는 증발입자를 분산시키는 디퓨져를 더 포함하는, 증발원.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 디퓨져는,
    상단에서 하단을 향하여 단면이 축소되도록 뿔대 형상으로 함입홈이 형성되고, 상기 함입홈의 바닥에는 복수의 분사홀이 관통하여 상기 바닥의 외주를 따라 형성되며, 상기 도가니 상부의 상기 히터부에 삽입되어 상기 도가니의 상단에 결합되는 디퓨져 바디와;
    외주면이 상기 함입홈의 측벽과 이격되도록 상기 함입홈의 바닥에서 상단을 향하여 단면이 확대되는 뿔대 형상의 확산부를 포함하며, 상기 복수의 분사홀의 중앙의 상기 함입홈의 바닥에 결합되는 디퓨져 헤드를 포함하는 것을 특징으로 하는, 증발원.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 디퓨져 헤드는 상기 디퓨져 바디에 대해 높이가 조절되는 것을 특징으로 하는, 증발원.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 함입홈의 바닥에는 내주에 암나사부가 형성되는 결합홈에 형성되고,
    상기 확산부의 하단에는 상기 암나사부에 나사결합되는 수나사부가 형성되는 결합구가 형성되는 것을 특징으로 하는, 증발원.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 디퓨져 바디의 외주를 따라 함입되어 상기 디퓨져 바디의 두께가 감소되는 것을 특징으로 하는, 증발원.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 디퓨져 바디의 외주에는 플랜지가 돌출되어 형성되며,
    상기 플랜지는 상기 히터 하우징의 상단에 지지되는 것을 특징으로 하는, 증발원.
  10. 제5항에 있어서,
    상기 디퓨져 바디의 상단에는, 상기 함입홈의 외주를 따라 돌출되며 내주에 상기 함입홈의 내면에서 연장되는 경사면이 형성되는 가이드댐이 형성되는 것을 특징으로 하는, 증발원.
  11. 제5항에 있어서,
    상기 디퓨져 헤드의 상면에 결합되는 리플렉터를 더 포함하는, 증발원.
  12. 제5항에 있어서,
    상면에서 하면으로 관통하는 복수의 장공이 환 형으로 형성되며, 상기 도가니에 횡방향으로 결합되는 베플 플레이트를 더 포함하는, 증발원.

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