KR101916535B1 - 기울일 수 있는 선형 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명의 목적은 기울여 사용할 수 있고, 장시간 사용으로 도가니 내 물질 분포가 달라져도 균일한 증발물 분포를 나타낼 수 있는 선형증발원을 제공하고자 하는 것이다.
본 발명은, 선형증발원의 도가니 상단에 얹혀지는 내측 배플의 한쪽 측면의 중심에 하나 이상의 개구부를 형성하고, 상기 내측 배플의 상단에는 다수의 홀이 분포된 외측 배플을 얹어 선형증발원을 구성하고, 상기 선형증발원은 내측 배플의 개구부가 있는 측면이 위쪽으로 가도록 기울여 사용하도록 하였다.

Description

기울일 수 있는 선형 증발원{TILTED LINEAR SOURCE}

본 발명은 선형증발원에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 대면적 기판에 장시간 사용될 수 있으며, 기울여 사용하는 선형증발원의 구조에 관한 것이다.

디스플레이 패널 제작, 태양전지, OLED 조명, 그 외 반도체 소자들의 제작은 대면적 기판을 이용하려 하고, 그에 따라 길이가 2m에 달하는 기판에 물질을 증발시켜 박막을 형성하게 된다. 기판 길이에 맞추어 증발원의 길이도 그만큼 길어진 선형증발원을 사용하게 되며, 경우에 따라 여러 개의 선형증발원을 연속 배열하여 박막 소자를 형성하기도 한다.

한편, 선형증발원은 직립 형태로 사용되기도 하지만 경우에 따라서는 기울여 사용되는 것이 더 바람직한 경우가 있다. 병렬 배치된 한 쌍의 선형증발원을 서로 마주보게 하여 기울이거나, 여러 줄의 선형증발원을 병렬배치하면서 외측에 배치된 것을 외곽을 향해 점차로 더 많이 기울이거나 할 수 있다.

본 발명자들에 의해 제안되어 등록된 대한민국 등록특허 제10-1608586호는 상기 문제점을 해결하기 위해 도가니 위에 얹는 배플을 이중구조로 하여 내측 배플은 중심부에 증발물이 배출될 수 있는 홀을 집중 분포시키고, 그 위에 얹는 외측 배플에는 균일하게 홀을 형성하였다. 이로 인해 도가니에서 물질의 분포가 한쪽으로 쏠리게 되어도 내측 배플을 거친 물질은 중심부에 분포되고 이후 외측 배플을 거치면서 균일하게 된다.

그러나 상기 공보와 같은 내측 배플의 구성은 도가니 안에 담긴 물질이 내측 배플의 홀을 통해 넘칠 수 있어 적용할 수 없게 된다(도 1참조).

따라서 본 발명의 목적은 기울여 사용할 수 있는 선형증발원을 제공하고자 한다. 또한, 본 발명은, 장시간 사용으로 도가니 내 물질 분포가 달라져도 균일한 증발물 분포를 나타낼 수 있는 선형증발원을 제공하고자 하는 것이다.

상기 목적에 따라 본 발명은, 선형증발원의 도가니 상단에 얹혀지는 내측 배플의 한쪽 측면의 중심에 하나 이상의 개구부를 형성하고, 상기 내측 배플의 상단에는 다수의 홀이 균일하게 분포된 외측 배플을 얹어 선형증발원을 구성하고, 상기 선형증발원은 내측 배플의 개구부가 있는 측면이 위쪽으로 가도록 기울여 사용하도록 하였다.

즉, 본 발명은,

선형증발원에 있어서,

물질을 담는 도가니; 및

상기 도가니 상단에 배치되는 내측 배플;을 포함하고,

상기 내측 배플은 위에서 볼 때 도가니 아래쪽으로 오목하게 된 오목부로 형성되되, 선형증발원의 길이를 따라 연장된 양 측면 중 한 측면에 하나 이상의 개구부를 구비하여, 상기 내측 배플의 측면 중 개구부가 형성된 측면이 막힌 면으로 형성된 측면에 대해 위쪽으로 위치하도록 기울여 사용되는 것을 특징으로 하는 선형증발원을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 내측 배플의 측면은 도가니 측벽의 내면과 틈새를 두고 위치하는 것을 특징으로 하는 선형증발원을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 내측 배플 위에 배치되는 외측 배플;을 포함하고, 상기 외측 배플은 평판형으로 구성되며, 평판에 다수의 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 선형증발원을 제공한다.

또한, 상기의 선형증발원을 사용하는 방법으로서, 상기 내측 배플의 측면 중 개구부가 형성된 측면이 막힌 면으로 형성된 측면에 대해 위쪽으로 위치하도록 선형증발원을 기울여 사용하는 것을 특징으로 하는 선형증발원의 사용방법을 제공한다.

본 발명에 따르면, 선형증발원을 기울여 사용하여야 할 경우, 내측 배플 측면의 중심에 형성된 개구부는 선형증발원이 기울어져도 도가니 내부의 물질표면으로부터 상당히 높은 면에 위치하게 되어 물질이 넘칠 염려가 없다.

또한, 도가니 내부의 물질이 증발된 증발물들이 내측 배플의 중심 개구부를 통과한 다음 외측 배플에 형성된 다수의 홀을 통해 분사되므로, 장시간 사용하여도 증발물의 분포가 도가니 안의 물질 분포에 관계없이 항상 균일화될 수 있다.

도 1은 종래 기술의 선형증발원을 기울여 사용할 때 나타나는 문제점을 설명하는 단면도이다.
도 2는 본 발명에 따라 제작된, 기울여 사용하는 선형증발원의 구성을 보여주는 단면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 선형증발원의 내측 배플의 사시도 이다.
도 4는 본 발명에 따른 내측 배플과 외측 배플의 배치를 보여주는 분해 사시도 이다.
도 5는 본 발명에 따른 선형증발원의 내측 배플과 외측 배플의 조립 사시도 이다.
도 6은 본 발명에 따른 또 다른 내측 배플의 사시도 이다.
도 7은 도 6의 내측 배플과 외측 배플의 배치를 보여주는 분해 사시도 이다.
도 8은 도 6의 내측 배플을 외측 배플에 결합시킨 조립 사시도 이다.

이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 설명한다.

도 2는 본 발명의 선형증발원을 기울인 상태를 보여주는 단면도이고, 도 3은 본 발명에 따라 제작되는 내측 배플(100)을 상세히 보여주는 사시도 이다.

선형증발원은 물질을 담는 도가니와 그 위에 배치되는 증발물이 분사되는 노즐부를 포함한다. 노즐부는 배플에 형성된 홀 또는 노즐로 구성된다.

본 실시예에서 선형증발원은 도가니(300) 상단에 내측 배플(100)과 외측 배플(200)이 얹혀진 상태로 구성된다. 내측 배플(100)은 도가니(300) 상단에 걸리도록 턱(120) 부분을 구비하고 턱(120) 아래로 뻗은 측면(110)과 측면을 잇는 저면을 구비한다. 내측 배플의 측면(110) 중 선형증발원의 길이방향(길이가 긴 방향을 의미함)을 따라 형성된 측면 중 일면의 중심부에는 개구부(150)가 형성된다. 도 3에는 상기 개구부(150)가 하나의 홀로 구성되었지만, 다수의 홀을 측면 중심부에 형성하여 구성될 수 있다.

상기 내측 배플(100)의 형상은 도 3과 같이 직육면체 형상인 것이 바람직하나, 다소 변형하여 단면 형상이 "U", "V" 또는 그와 비슷한 다각형의 일부일 수 있다. 즉, 오목부 형상을 나타내는 것으로 구성되어 경사지거나 곡면이거나, 다면으로 된 측면이 구성될 수도 있다. 오목부 형상을 나타내는 측면 중 어느 한 면에만 개구부(150)를 형성하며, 개구부(150)가 형성된 측면이 위쪽으로 가도록 선형 증발원을 기울여 사용한다.

도 2에는 선형증발원을 오른쪽으로 낮아지도록 기울인 모습이 나와있다. 선형증발원을 기울인 결과, 도가니(300) 안에 있는 물질은 여전히 수평면을 유지하게 되므로 물질은 내측 배플(100)의 우측면과 저면에 닿게 된다. 따라서 내측 배플(100)의 좌측면에 형성된 개구부(150)는 물질 표면으로부터 더 높은 곳에 위치하게 되어 물질이 개구부(150)로 직접 넘칠 염려가 없다.

도 4에는 내측 배플(100)과 그 위에 배치되는 외측 배플(200)이 사시도로 나와있다.

외측 배플(200)은 내측 배플(100) 상단에 놓이며, 평판형으로 형성되고 평판에는 다수의 홀(250)이 형성되어 있다. 상기 홀(250)은 노즐 역할을 하며, 경우에 따라 실질적인 돌출형 노즐로 구성되거나 돌출형 노즐이 조립될 수 있다. 외측 배플(200)에 형성된 홀(250)들은 균일한 분포로 배열될 수 있으며, 장시간 사용에 따라 도가니 속 물질 분포 변화가 일어나도 이와 관계없이 증발물의 분포를 제어할 수 있다. 상황에 따라 홀(250)의 분포와 홀의 크기 등은 조절될 수 있다.

도 5에는 외측 배플(200)이 내측 배플(100)에 조립된 상태를 보여준다.

상기와 같이 내측 배플(100)과 외측 배플(200)의 이중 구조의 배플이 조립된 선형증발원은 도 2와 같이 기울여져 사용되며, 이때, 가열된 물질의 증발물은 내측 배플(100)의 측면에 형성된 개구부(150)를 통해 이동하여 외측 배플의 홀(250)을 통과하여 기판에 증착된다. 따라서 도가니 안에서 물질 분포가 불균일하게 되어도 1차적으로 내측 배플의 측벽 중심에 형성된 개구부(150)를 통과함으로써 일종의 가우스 분포를 형성하고, 이후 다시 외측 배플(200)에 균일분포로 형성된 홀(250)을 통과함으로써 전체적으로 균일한 증발물 분포를 갖게 된다. 그러나 상술한 바와 같이 홀(250)의 분포, 크기 등은 적절히 조절될 수 있다.

내측 배플(100)의 측면에 개구부(150)를 형성함에 있어서, 좌측으로 기울일 선형증발원인 경우, 우측면에 개구부(150)를 형성하고 우측으로 기울일 선형증발원인 경우, 좌측면에 개구부(150)를 형성한다. 내측 배플(100)은 측면 일면에 형성된 개구부외에 저면을 포함한 다른 곳은 모두 개구부가 없는 막힌 면으로 구성된다.

또한, 내측 배플(100)의 구조에 있어서, 내측 배플의 측면(110)과 도가니 측벽 내면과의 간격 d는 수 mm(1 내지 10mm) 정도면 충분하며, 기계적인 공차 정도만으로도 증발물은 틈새를 통과하여 개구부(150)을 경유하여 외측 배플의 홀(250)로 빠져나갈 수 있다. 본 실시예의 경우, 5mm의 틈새를 유지하게 하였다. 증발물의 경로는 도 2에 화살표로 표시되어있다.

이러한 선형증발원은 대면적 박막 균일도를 높이기 위해 활용될 수 있다. 서로 마주보게 병렬배치된 두 개의 선형증발원을 각각 상대 쪽으로 기울일 수도 있고, 다수의 선형증발원을 병렬배치하고 외측에 배치된 선형증발원을 외측을 향하도록 기울여 쉐도우 효과를 줄이게 할 수도 있다.

또한, 롤투롤 장비를 이용한 유연 기판에 대한 박막 증착 시, 유연 기판 자체가 롤러에 의해 경사지게 배치되는 경우, 경사진 기판에 대해 물질 플럭스가 수직이 되도록 선형증발원을 기울여 배치할 수 있다.

한편, 선형증발원을 기울여 사용할 경우, 경사면에 작용하는 중력의 영향으로 선형증발원을 기울이지 않을 때에 비해 비교적 도가니 속 물질의 분포가 고르게 유지된다. 따라서 내측 배플(100)에 형성하는 개구부(150)를 중심부에 한정되게 할 필요가 없다. 오히려 좀 더 활발한 증발물의 이동을 위해 개구부(150)를 선형증발원의 길이에 거의 근접할 정도로 확대하는 것이 바람직하다.

도 6은 내측 배플(100)의 개구부(150)를 선형증발원의 길이와 거의 같게 형성한 것을 보여준다. 여기서도 개구부(150)를 다수의 홀(hole)로 구성할 수도 있다. 도 7은 도 6의 내측 배플(100)을 외측 배플(200)과 함께 도시한다. 외측 배플(200)은 균일한 분포로 홀을 구비하여 내측 배플의 개구부(150)로부터 올라오는 증발물을 균일한 분포로 재분배하여 증착시킨다. 도 8은 도 6의 내측 배플(100)을 외측 배플(200)이 함께 조립된 상태를 보여준다.

상기와 같은 이중 배플과 내측 배플의 개구부 구성으로 인해 선형증발원을 기울여 사용하여도 물질의 넘침 현상이 없어 다양한 상황에 적용할 수 있다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된 바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

100: 내측 배플
110: 측면
120: 턱
150: 개구부
200: 외측 배플
250: 홀
300: 도가니

Claims (4)

1. 선형증발원에 있어서,
   물질을 담는 도가니;
   상기 도가니 상단에 배치되는 내측 배플; 및
   상기 내측 배플 위에 배치되는 외측 배플;을 포함하고,
   상기 내측 배플은 위에서 볼 때 도가니 아래쪽으로 오목하게 된 오목부로 형성되되, 선형증발원의 길이를 따라 연장된 양 측면 중 한 측면에 하나 이상의 개구부를 구비하되, 선형증발원의 중심부에 구비하고,
   상기 외측 배플은 평판형으로 구성되며, 평판에 다수의 홀 또는 돌출형 노즐이 균일한 분포로 형성되고, 상기 내측 배플의 측면 중 개구부가 형성된 측면이 막힌 면으로 형성된 측면에 대해 위쪽으로 위치하도록 기울여 사용되어, 가열된 물질의 증발물은 내측 배플의 측면에 형성된 개구부를 통해 이동하여 외측 배플의 홀 또는 돌출형 노즐을 통과하여 기판에 증착되게 한 것을 특징으로 하는 선형증발원.
2. 제1항에 있어서, 상기 내측 배플의 측면은 도가니 측벽의 내면과 틈새를 두고 위치하는 것을 특징으로 하는 선형증발원.
3. 삭제
4. 제1항의 선형증발원을 사용하는 방법으로서, 상기 내측 배플의 측면 중 개구부가 형성된 측면이 막힌 면으로 형성된 측면에 대해 위쪽으로 위치하도록 선형증발원을 기울여 사용하는 것을 특징으로 하는 선형증발원의 사용방법.
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   
   

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