KR102243719B1 - 고온 증착 소스 - Google Patents

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KR102243719B1 KR1020190130063A KR20190130063A KR102243719B1 KR 102243719 B1 KR102243719 B1 KR 102243719B1 KR 1020190130063 A KR1020190130063 A KR 1020190130063A KR 20190130063 A KR20190130063 A KR 20190130063A KR 102243719 B1 KR102243719 B1 KR 102243719B1
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crucible
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linear heater
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강병두
한경록
박지훈
이종찬
윤형석
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Abstract

고온 증착 소스가 개시된다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온 증착 소스는, 증착물질을 구비하는 크루시블(crucible); 크루시블의 외부에 배치되며, 해당 위치에서 크루시블 내의 증착물질을 가열하는 히팅 유닛; 및 히팅 유닛과, 히팅 유닛으로 전원을 공급하는 전원공급장치 사이에 접전위치를 제공하되, 가열에 의한 열팽창/수축에 따른 상기 히팅 유닛과 상기 전원공급장치 사이의 단선현상을 방지하는 열팽창 단선방지 전원연결유닛을 포함한다.

Description

고온 증착 소스{High temperature evaporation source}
본 발명은, 고온 증착 소스에 관한 것으로서, 보다 상세하게는, 히팅 유닛의 가열에 의한 열팽창/수축에 따라 발생할 수 있는 히팅 유닛과 전원공급장치 사이의 단선현상을 방지할 수 있는 고온 증착 소스에 관한 것이다.
정보 통신 기술의 비약적인 발전과 시장의 팽창에 따라 디스플레이 소자로 평판표시소자(Flat Panel Display)가 각광 받고 있다. 이러한 평판표시소자에는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등이 있다.
이 중에서 유기전계발광소자, 예컨대 OLED는 빠른 응답속도, 기존의 LCD보다 낮은 소비 전력, 경량성, 별도의 백라이트(back light) 장치가 필요 없어서 초박형으로 만들 수 있는 점, 고휘도 등의 매우 좋은 장점을 가지고 있어서 최근 디스플레이 소자로서 각광받고 있다.
이러한 유기전계발광소자는 기판 위에 양극 막, 유기 박막, 음극 막을 순서대로 입히고, 양극과 음극 사이에 전압을 걸어줌으로써 적당한 에너지의 차이가 유기 박막에 형성되어 스스로 발광하는 원리이다.
다시 말해, 주입되는 전자와 정공(hole)이 재결합하며, 남는 여기 에너지가 빛으로 발생되는 것이다. 이때 유기 물질의 도펀트의 양에 따라 발생하는 빛의 파장을 조절할 수 있으므로 풀 칼라(full color)의 구현이 가능하다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
이 도면에 도시된 바와 같이, 유기전계발광소자는 기판 상에 애노드(anode), 정공 주입층(hole injection layer), 정공 운송층(hole transfer layer), 발광층(emitting layer), 정공 방지층(hole blocking layer), 전자 운송층(electron transfer layer), 전자 주입층(electron injection layer), 캐소드(cathode) 등의 막이 순서대로 적층되어 형성된다.
이러한 구조에서 애노드로는 면 저항이 작고 투과성이 좋은 ITO(Indium Tin Oxide)가 주로 사용된다. 그리고 유기 박막은 발광 효율을 높이기 위하여 정공 주입층, 정공 운송층, 발광층, 정공 방지층, 전자 운송층, 전자 주입층의 다층으로 구성된다. 발광층으로 사용되는 유기물질은 Alq3, TPD, PBD, m-MTDATA, TCTA 등이 있다. 캐소드로는 Lie-Al 금속막이 사용된다. 그리고 유기 박막이 공기 중의 수분과 산소에 매우 약하므로 소자의 수명(life time)을 증가시키기 위해 봉합하는 봉지막이 최상부에 형성된다.
도 1에 도시된 유기전계발광소자를 다시 간략하게 정리하면, 유기전계발광소자는 애노드, 캐소드, 그리고 애노드와 캐소드 사이에 개재된 발광층을 포함하며, 구동 시 정공은 애노드로부터 발광층 내로 주입되고, 전자는 캐소드로부터 발광층 내로 주입된다. 발광층 내로 주입된 정공과 전자는 발광층에서 결합하여 엑시톤(exciton)을 생성하고, 이러한 엑시톤이 여기상태에서 기저상태로 전이하면서 빛을 방출하게 된다.
이러한 유기전계발광소자는 구현하는 색상에 따라 단색 또는 풀 칼라(full color) 유기전계발광소자로 구분될 수 있는데, 풀 칼라 유기전계발광소자는 빛의 삼원색인 적색(R), 녹색(G) 및 청색(B) 별로 패터닝된 발광층을 구비함으로써 풀 칼라를 구현한다.
도 1과 같은 구조의 유기전계발광소자를 만들기 위해, 즉 발광층(유기물) 및 전극층(무기물)을 증착하기 위해 평판표시소자용 기판 증착장치가 적용된다.
진공 증착 방식(thermal evaporation)이 적용되는 평판표시소자용 기판 증착장치에는 기판을 향해 증착물질을 분사하는 고온 증착 소스(High temperature evaporation source)가 마련된다.
최근에는 박막 두께의 균일성(uniformity) 확보, 컨트롤(control) 장치의 단순화, 그리고 챔버(chamber)의 볼륨(volume) 축소를 위해 리니어 타입(linear type)의 선형 증착 소스가 적용되며, 증착물질로서 유기물 또는 무기물을 증착하는 증착 소스일 수 있다.
이러한 고온 증착 소스에서는 크루시블 내의 증착물질을 가열하여 증발시키기 위한 히팅 유닛이 존재하며, 히팅 유닛과 전원을 공급하는 전원공급장치가 연결됨으로써, 히팅 유닛이 증착물질을 가열할 수 있다.
그런데, 일반적으로 증착물질의 가열을 위해 히팅 유닛의 온도가 증가하게 되면 히팅 유닛 자체도 열에 의한 팽창/수축이 일어나게 되며, 히팅 유닛과 전원공급장치를 연결하는 단자대에도 히팅 유닛으로부터 열이 전달되어 열에 의한 팽창/수축이 일어나게 된다.
이 때, 히팅 유닛과 단자대 사이의 팽창/수축의 정도가 차이가 있게 되면, 연결 부분의 파손에 의한 단선현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
한편, 일반적인 히팅 유닛의 구조는 와이어 형태의 히터를 길게 배치하되 직선 구간과 곡선 구간이 반복되는 형태로 가열 면적을 채우는 구조를 가지고 있는데(도 6 참조), 가열 면적에 대한 온도를 증가시키기 위해서는 히팅 유닛의 커버리지(coverage, 면적율)를 증가시키거나, 히팅 유닛에 제공되는 전류밀도를 증가시켜 와이어 형태의 히터에서 더욱 높은 온도로 증가시키는 방법이 있다.
그런데, 이러한 와이어 형태의 히터의 재질에 따라 곡선으로 구부릴 수 있는 가공 정도의 한계가 존재하기 때문에, 단순히 곡선부의 곡률을 변경하는 것 만으로는 히팅 유닛의 커버리지를 증가시키는데 한계가 있으므로, 히팅 유닛에 제공되는 전류밀도를 증가시켜 와이어 형태의 히터를 더욱 높은 온도로 증가시켜야 하는데, 이 경우 히터의 재질에 따라 절연저항이 파괴되는 등의 문제가 발생하게 된다.
대한민국 등록공보 제10-1479942호, (2014.12.31)
따라서 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 히팅 유닛의 가열에 의한 열팽창/수축에 따라 발생할 수 있는 히팅 유닛과 전원공급장치 사이의 단선현상을 방지하여 장비의 신뢰성을 높일 수 있는 고온 증착 소스를 제공하는 것이다.
또한, 히팅 유닛의 커버리지(coverage, 면적율)을 증가시켜 히팅 유닛에 제공되는 전류밀도를 낮출 수 있어 절연저항이 파괴되는 등의 현상을 방지할 수 있는 고온 증착 소스를 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 증착물질을 구비하는 크루시블(crucible); 상기 크루시블의 외부에 배치되며, 해당 위치에서 상기 크루시블 내의 증착물질을 가열하는 히팅 유닛; 및 상기 히팅 유닛과, 상기 히팅 유닛으로 전원을 공급하는 전원공급장치 사이에 접전위치를 제공하되, 가열에 의한 열팽창/수축에 따른 상기 히팅 유닛과 상기 전원공급장치 사이의 단선현상을 방지하는 열팽창 단선방지 전원연결유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 증착 소스가 제공될 수 있다.
상기 열팽창 단선방지 전원연결유닛은, 상기 히팅 유닛의 일측을 클램핑하는 히팅 유닛 클램핑 모듈; 상기 전원공급장치의 전원단자의 일측을 클램핑하는 전원단자 클램핑 모듈; 및 일측은 상기 히팅 유닛 클램핑 모듈에 결합되고 타측은 상기 전원단자 클램핑 모듈에 결합되되, 상기 히팅 유닛 클램핑 모듈 및 상기 전원단자 클램핑 모듈 사이의 상대위치가 자유롭게 변형되도록 플렉시블(flexible)하게 연결하는 전원단자 연결용 플렉시블 연결체를 포함할 수 있다.
상기 열팽창 단선방지 전원연결유닛은, 상기 전원단자 클램핑 모듈을 지지하되, 일측에 상기 전원단자가 관통하여 배치되는 전원단자 배치공을 구비하는 지지 플레이트를 더 포함할 수 있다.
상기 히팅 유닛은, 상기 크루시블의 상부 영역 일측에 배치되는 상부 히팅 유닛; 및 상기 크루시블의 하부 영역 일측에 배치되는 하부 히팅 유닛을 포함하며, 상기 히팅 유닛 클램핑 모듈은, 상기 상부 히팅 유닛의 일측에 연결되는 상부 히팅 유닛 클램프; 및 상기 하부 히팅 유닛의 일측에 연결되는 하부 히팅 유닛 클램프를 포함할 수 있다.
상기 히팅 유닛 클램핑 모듈은, 일측은 상기 상부 히팅 유닛 클램프에 결합되고 타측은 상기 하부 히팅 유닛 클램프에 결합되되, 상기 상부 히팅 유닛 클램프 및 상기 하부 히팅 유닛 클램프 사이의 상대위치가 자유롭게 변형되도록 플렉시블하게 연결하는 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체를 더 포함할 수 있다.
상기 상부 히팅 유닛 클램프는, 상부 히팅 유닛 클램프 본체; 및 상기 상부 히팅 유닛 클램프 본체에 결합되며, 상기 전원단자 연결용 플렉시블 연결체 및 상기 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체를 고정시키는 연결체 고정부를 포함할 수 있다.
상기 전원단자 연결용 플렉시블 연결체 및 상기 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체는, 다수의 박판 형태의 전도체 플레이트가 겹쳐서 형성되는 다중 박판 플렉시블 플레이트의 형태를 가질 수 있다.
상기 전원단자 연결용 플렉시블 연결체 및 상기 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체는, 상기 전원단자 연결용 플렉시블 연결체의 전도체 플레이트의 면과 상기 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체의 전도체 플레이트의 면이 상호 교차하는 방향으로 배치될 수 있다.
상기 전원단자 연결용 플렉시블 연결체는 상기 히팅 유닛의 좌우 및 전후 방향의 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 변형 가능하며, 상기 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체는, 상기 히팅 유닛의 상하 방향의 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 변형 가능할 수 있다.
상기 히팅 유닛은, 상기 크루시블과 제1 거리만큼 떨어진 위치에서 미리 결정된 거리만큼 상호이격되어 배치되는 다수의 제1 직선 히터 구간; 및 상기 크루시블과 제2 거리만큼 떨어진 위치에서 미리 결정된 거리만큼 상호이격되어 배치되는 다수의 제2 직선 히터 구간을 포함하는 다중 배열 히팅 유닛일 수 있다.
상기 제1 직선 히터 구간은, 서로 이웃하는 한 쌍의 상기 제2 직선 히터 구간의 사이의 영역에 배치될 수 있다.
상기 히팅 유닛은, 서로 이웃하는 한 쌍의 상기 제1 직선 히터 구간의 일단부와 상기 제2 직선 히터 구간의 일단부를 연결시키는 다수의 곡선 히터 구간을 더 포함할 수 있다.
상기 히팅 유닛은, 다수의 상기 제1 직선 히터 구간과, 서로 이웃하는 한 쌍의 상기 제1 직선 히터 구간을 연결시키는 다수의 제1 곡선 히터 구간을 구비하는 제1열 히팅부; 다수의 상기 제2 직선 히터 구간과, 서로 이웃하는 한 쌍의 상기 제2 직선 히터 구간을 연결시키는 다수의 제2 곡선 히터 구간을 구비하는 제2열 히팅부; 및 상기 제1열 히팅부의 일단부와 상기 제2열 히팅부의 일단부를 연결시키는 연결용 곡선 히팅부를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예들은, 열팽창 단선방지 전원연결유닛을 마련함으로써, 히팅 유닛의 가열에 의한 열팽창/수축에 따라 발생할 수 있는 히팅 유닛과 전원공급장치 사이의 단선현상을 방지하여 장비의 신뢰성을 높일 수 있는 고온 증착 소스를 제공할 수 있다.
또한, 다중 배열 히팅 유닛을 마련함으로써, 히팅 유닛의 커버리지를 증가시켜 히팅 유닛에 제공되는 전류밀도를 낮출 수 있어 절연저항이 파괴되는 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 유기전계발광소자의 구조도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온 증착 소스가 적용된 평판표시소자용 기판 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 고온 증착 소스의 횡단면 구조도로서 크루시블을 둘러싸고 있는 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열팽창 단선방지 전원연결유닛을 도시한 사시도이다.
도 5는 도 4의 히팅 유닛 클램핑 모듈 부분을 확대하여 도시한 사시도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히팅 유닛의 커버리지에 대하여 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
본 발명과 본 발명의 동작상의 이점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 고온 증착 소스가 적용된 평판표시소자용 기판 증착장치의 개략적인 구조도이다.
도면 대비 설명에 앞서, 평판표시소자는 액정표시소자(Liquid Crystal Display), 플라즈마 디스플레이 소자(Plasma Display Panel), 유기전계발광소자(Organic Light Emitting Diodes) 등을 포함하나 이하에서는 평판표시소자를 유기전계발광소자(OLED)용 기판이라 하여 설명한다.
도 2를 참조하면 평판표시소자용 기판 증착장치는 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 공정 챔버(2)와, 공정 챔버(2)의 일측에 마련되어 기판을 향해 증착물질을 분사하는 고온 증착 소스(1)를 포함한다.
공정 챔버(2)는 기판에 대한 증착 공정이 진행되는 장소이다. 즉 도 1에 도시된 유기전계발광소자의 제조를 위해 발광층(유기물) 및 전극층(무기물)을 증착하는 장소를 형성한다. 본 실시예의 증착장치는 유기물 또는 무기물을 증착하는 증착장치일 수 있다.
증착 공정 시 공정 챔버(2)의 내부는 진공 분위기를 유지한다. 때문에 공정 챔버(2)에는 진공 펌프 등이 연결될 수 있다.
한편, 고온 증착 소스(1)는 공정 챔버(2)의 일측에 마련되어 기판을 향해 증착물질을 분사한다.
이하, 도 3 내지 도 6을 참조하여 본 실시 예의 고온 증착 소스(1)에 대해 자세히 알아보도록 한다.
도 3은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 고온 증착 소스의 횡단면 구조도로서 크루시블을 둘러싸고 있는 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 본 발명의 제1 실시 예에 따른 열팽창 단선방지 전원연결유닛을 도시한 사시도이며, 도 5는 도 4의 히팅 유닛 클램핑 모듈 부분을 확대하여 도시한 사시도이고, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 히팅 유닛의 커버리지에 대하여 설명하기 위한 도면이며, 도 7은 본 발명의 제1 실시 예에 따른 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
이들 도면에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 고온 증착 소스(1)는 크루시블(crucible, 100)과, 히팅 유닛(300)과, 열팽창 단선방지 전원연결유닛(500)을 포함한다.
크루시블(100)은 증착물질을 구비하는 장소이며, 크루시블(100)의 일측에 배치되는 히팅 유닛(300)에 의해 증착물질(미도시)이 가열되어 증발하게 되며, 증발한 증착물질은 노즐을 통해 배출되어 기판을 향하게 된다.
본 발명의 제1 실시 예에 따르면, 도 3에 도시된 바와 같이, 측면방향으로 길이가 긴 형태를 가지는 크루시블(100)이 마련되고 크루시블(100)의 상부에는 다수의 노즐(110)이 마련되어 있는 선형 고온 증착 소스를 기준으로 설명할 것이지만, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며, 히팅 유닛을 구비하는 다양한 형태의 고온 증착 소스에 적용될 수 있을 것이다.
히팅 유닛(300)은 크루시블(100)의 외부에 배치되어, 해당 위치에서 크루시블(100) 내의 증착물질을 가열하는 역할을 하며, 도 3에 자세히 도시된 바와 같이, 크루시블(100)의 상부 영역 일측에 배치되는 상부 히팅 유닛(310)과 크루시블(100)의 하부 영역 일측에 배치되는 하부 히팅 유닛(350)을 포함한다.
히팅 유닛(300)에서 상부 히팅 유닛(310)의 구조와 하부 히팅 유닛(350)의 구조는 거의 동일하며, 상부 히팅 유닛(310)과 하부 히팅 유닛(350)의 높이(L1, L2)의 차이가 있을 수 있으나, 본 발명이 도 3에 도시된 형태에 한정되는 것은 아니며 상부 히팅 유닛(310)과 하부 히팅 유닛(350)의 높이는 필요에 따라 조절 가능할 것이다.
히팅 유닛(300)의 구조에 대해서는 추후에 자세히 설명하도록 한다.
한편, 열팽창 단선방지 전원연결유닛(500)은 히팅 유닛(300)과, 히팅 유닛(300)으로 전원을 공급하는 전원공급장치(미도시) 사이에 접전위치를 제공하되, 가열에 의한 열팽창/수축에 따른 히팅 유닛(300)과, 전원공급장치(미도시) 사이의 단선현상을 방지하는 역할을 한다.
전술한 바와 같이, 증착물질의 가열을 위해 히팅 유닛(300)의 온도가 증가하게 되면 히팅 유닛(300) 자체도 열에 의한 팽창/수축이 일어나게 되며, 히팅 유닛(300)과 전원공급장치(미도시)를 연결하는 열팽창 단선방지 전원연결유닛(500)에도 히팅 유닛(300)으로부터 열이 전달되어 열에 의한 팽창/수축이 일어나게 된다.
이 때, 히팅 유닛(300)과 열팽창 단선방지 전원연결유닛(500) 사이의 팽창/수축의 정도가 차이가 있게 되면, 연결 부분의 파손에 의한 단선현상이 발생할 수 있는 문제점이 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 후술할 구조를 가지는 열팽창 단선방지 전원연결유닛(500)을 마련함으로써, 히팅 유닛(300)과 열팽창 단선방지 전원연결유닛(500)의 열팽창/수축에 따라 단선현상이 발생하여 전원 연결부분의 연결이 불안정해 지는 것을 방지할 수 있으므로 장비의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.
열팽창 단선방지 전원연결유닛(500)은, 도 4 및 도 5에 자세히 도시된 바와 같이, 히팅 유닛 클램핑 모듈(510a, 510b)과, 전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b)과, 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550a, 550b)와, 지지 플레이트(570)를 포함한다.
히팅 유닛 클램핑 모듈(510a, 510b)은 히팅 유닛의 일측을 클램핑하는 역할을 하며, 상부 히팅 유닛 클램프(511a, 511b)와, 하부 히팅 유닛 클램프(515a, 515b)와, 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517a, 517b)를 포함한다.
여기서 도면부호에 부착된 문자인 a 및 b는 전원공급장치(미도시)의 제1 전원단자(710a) 및 제2 전원단자(710b)에 연결되는 부분을 표시하는 문자이다.
도 5를 참조하면, 상부 히팅 유닛 클램프(511b)는 상부 히팅 유닛의 일단부(310b)를 클램핑하며, 상부 히팅 유닛 클램프 본체(512b)와 연결체 고정부(513b)를 포함한다.
상부 히팅 유닛 클램프 본체(512b)는 상부 히팅 유닛의 일단부(310b)가 배치되는 배치공이 마련되며, 배치공의 일측은 미리 정해진 거리만큼의 유격이 마련됨으로써, 상부 히팅 유닛의 일단부(310b)를 배치공에 배치하기 쉽게 해준다.
연결체 고정부(513b)는 상부 히팅 유닛 클램프 본체(512b)에 결합되며, 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550b) 및 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517b)를 고정시키는 역할을 하는데, 본 발명의 제1 실시 예에서는 한 쌍의 볼트 및 너트로 구성되어 있으나, 본 발명이 여기에 한정되는 것은 아니며 다른 형태의 결합부재가 사용될 수도 있을 것이다.
그리고 연결체 고정부(513b)는 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550b) 및 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517b)를 상부 히팅 유닛 클램프 본체(512b)에 고정시키는 동시에 배치공에 배치된 상부 히팅 유닛의 일단부(310b)를 세게 클램핑할 수 있게 해준다.
이와 마찬가지로 하부 히팅 유닛 클램프(515b)는 하부 히팅 유닛(350b)의 일측에 연결되며, 하부 히팅 유닛 클램프 본체(518b)와 연결체 고정부(519b)를 포함하고 동일한 기능을 발휘하게 된다.
히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517a, 517b)는 일측은 상부 히팅 유닛 클램프(511a, 511b)에 결합되고 타측은 하부 히팅 유닛 클램프(515a, 515b)에 결합되되, 상부 히팅 유닛 클램프(511a, 511b) 및 하부 히팅 유닛 클램프(515a, 515b) 사이의 상대위치가 자유롭게 변형되도록 플렉시블하게 연결하는 역할을 하며, 다수의 박판 형태의 전도체 플레이트가 겹쳐서 형성되는 다중 박판 플렉시블 플레이트의 형태를 가진다.
이렇게 다수의 박판 형태의 전도체 플레이트가 겹쳐서 형성되는 다중 박판 플렉시블 플레이트의 형태를 가짐으로써, 전기전도도가 우수하여 전원공급이 원할하게 잘 이루어지면서도 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 유연하게 변형이 가능한 구조를 가질 수 있으므로, 가열에 의한 열팽창/수축에 따른 상부 히팅 유닛 클램프(511a, 511b)와 하부 히팅 유닛 클램프(515a, 515b) 사이의 단선현상을 방지할 수 있게 된다.
전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b)은 전원공급장치의 전원단자(710a, 710b)의 일측을 클램핑하는 역할을 하며, 전술한 상부 히팅 유닛 클램프(511a, 511b) 및 하부 히팅 유닛 클램프(515a, 515b)와 유사한 구조를 가지고 동일한 기능을 수행하게 된다.
전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550a, 550b)는 일측은 히팅 유닛 클램핑 모듈(510a, 510b)에 결합되고 타측은 전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b)에 결합되되, 히팅 유닛 클램핑 모듈(510a, 510b) 및 전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b) 사이의 상대위치가 자유롭게 변형되도록 플렉시블(flexible)하게 연결하는 역할을 하며, 다수의 박판 형태의 전도체 플레이트가 겹쳐서 형성되는 다중 박판 플렉시블 플레이트의 형태를 가진다.
앞에서 설명한 바와 같이, 다수의 박판 형태의 전도체 플레이트가 겹쳐서 형성되는 다중 박판 플렉시블 플레이트의 형태를 가짐으로써, 전기전도도가 우수하여 전원공급이 원할하게 잘 이루어지면서도 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 유연하게 변형이 가능한 구조를 가질 수 있으므로, 가열에 의한 열팽창/수축에 따른 히팅 유닛 클램핑 모듈(510a, 510b)과 전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b) 사이의 단선현상을 방지할 수 있게 된다.
본 발명의 실시 예에 따르면, 도 4에 자세히 도시된 바와 같이, 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550a, 550b)의 전도체 플레이트의 면과 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517a, 517b)의 전도체 플레이트의 면이 상호 교차하는 방향으로 배치된다.
이러한 구조를 가짐으로써, 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550a, 550b)는 히팅 유닛(300)의 좌우 및 전후 방향의 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 변형 가능하며, 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517a, 517b)는, 히팅 유닛(300)의 상하 방향의 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 변형 가능하게 된다.
지지 플레이트(570)는 전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b)을 지지하는 역할을 하며, 일측에는 전원단자 배치공(미도시)이 마련된다.
즉, 전원단자(710a, 710b)는 지지 플레이트(570)의 전원단자 배치공(미도시)을 관통하여 배치되며, 지지 플레이트(570)의 상부로 돌출되는 전원단자(710a, 710b)를 전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b)이 각각 클램핑하게되고, 전원단자(710a, 710b)를 클램핑한 전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b)이 지지 플레이트(570)의 상부에 놓여지며 지지된다.
이하에서는 이러한 구조를 가지는 열팽창 단선방지 전원연결유닛(500)의 전원연결 및 단선방지 기능에 대하여 자세히 설명한다.
먼저, 전원연결에 대하여 상부 히팅 유닛(310, 도 3 참조)을 기준으로 설명하면, 전원공급장치(미도시)의 제1 전원단자(710a)에서부터, 전원단자 클램핑 모듈(530a)과, 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550a)와, 상부 히팅 유닛 클램프(511a)를 거쳐 상부 히팅 유닛의 일단부(310a)로 연결된 전원은 상부 히팅 유닛(310, 도 3 참조)을 거쳐 상부 히팅 유닛의 타단부(310b)에 연결되며, 상부 히팅 유닛 클램프(511b)와, 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550b)와, 전원단자 클램핑 모듈(530b)를 거쳐 제2 전원단자(710b)로 연결되는 것이다.
이와 달리, 하부 히팅 유닛(350, 도 3 참조)은 하부 히팅 유닛 클램프(515a, 515b)와, 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517a, 517b)를 추가적으로 거쳐서 제1 전원단자(710a) 및 제2 전원단자(710b)에 연결되게 된다.
다음으로, 단선방지 기능에 대하여 설명하면, 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550a, 550b)를 마련함으로써, 상부 히팅 유닛 클램핑 모듈(510a, 510b)의 상부 히팅 유닛 클램프(511a, 511b)와 전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b) 사이의 상대위치가 자유롭게 변형되도록 플렉시블하게 연결하여, 가열에 의한 열팽창/수축에 따른 상부 히팅 유닛 클램프(511a, 511b)와 전원단자 클램핑 모듈(530a, 530b) 사이의 단선현상을 방지할 수 있게 된다.
마찬가지로, 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517a, 517b)를 마련함으로써, 상부 히팅 유닛 클램프(511a, 511b)와 하부 히팅 유닛 클램프(515a, 515b) 사이의 상대위치가 자유롭게 변형되도록 플렉시블하게 연결하여, 가열에 의한 열팽창/수축에 따른 상부 히팅 유닛 클램프(511a, 511b)와 하부 히팅 유닛 클램프(515a, 515b) 사이의 단선현상을 방지할 수 있게 된다.
나아가, 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550a, 550b)의 전도체 플레이트의 면과 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517a, 517b)의 전도체 플레이트의 면이 상호 교차하는 방향으로 배치됨으로써, 전원단자 연결용 플렉시블 연결체(550a, 550b)는 히팅 유닛(300)의 좌우 및 전후 방향의 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 변형 가능하며, 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체(517a, 517b)는, 히팅 유닛(300)의 상하 방향의 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 변형 가능하게 된다.
이와 같이, 본 실시 예에 따르면, 열팽창 단선방지 전원연결유닛을 마련함으로써, 히팅 유닛의 가열에 의한 열팽창/수축에 따라 발생할 수 있는 히팅 유닛과 전원공급장치 사이의 단선현상을 방지하여 장비의 신뢰성을 높일 수 있게 된다.
이하에서는 도 6 및 도 7을 참조하여, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 히팅 유닛(300)에 대하여 자세히 설명한다.
먼저 도 6을 참조하여 히팅 유닛의 커버리지(Coverage, 면적율)에 대하여 설명한다.
일반적인 히팅 유닛의 구조는 와이어 형태의 히터를 길게 배치하되 직선 구간과 곡선 구간이 반복되는 형태로 가열 면적을 채우는 구조를 가지고 있는데, 고온 증착 소스에 사용되는 히팅 유닛은 주로 탄탈륨(Ta)의 재질로 된 와이어 형태의 히터를 사용하며, 이는 탄탈륨의 녹는점이 3,017도로 고온에 사용하기 적합한 재질이기 때문이다.
기타 텅스텐(W)을 히터로 사용하는 경우도 있는데, 텅스텐은 고온에 도달한 후 상온으로 회복되면, 취성이 증가하여 단선의 우려가 많아 사용을 지향하지 않는다.
탄탈륨 재질을 사용하는 경우에, 탄탈륨은 750도 이상 고온에서 alpha상에서 beta 상으로 변하게 되는데, 이 때 재료자체에서 구조가 바뀌면서 발생하는 아웃개싱(out-gassing)으로 인하여 주변의 부품에 탄탈륨 혹은 기타 발생할 수 있는 금속이 증착되어 절연저항을 파괴시키는 문제를 발생시킨다.
이러한 문제를 해결하기 위해서는 히팅 유닛에 제공되는 전류밀도를 감소시켜 단일면적당 와이어 형태의 히터에 가해지는 온도를 최소화할 필요가 있으며, 히팅 유닛의 커버리지를 증가시킴으로써 전류밀도를 낮출 수 있는 방법을 고려할 수 있다.
이에 대하여 자세히 설명하면, 도 6의 (a)에 도시된 바와 같이 곡선부 A의 곡률을 가지게 되는 경우에는, 서로 이웃하는 직선부 사이의 거리는 DA가 되고, 단위면적당 배치되는 와이어 형태의 히터의 면적율은 30%가 되며, 이것이 히팅 유닛(300a)의 커버리지가 된다.
이와 달리, 도 6의 (b)에 도시된 바와 같이 곡선부 B의 곡률을 가지게 되는 경우에는, 서로 이웃하는 직선부 사이의 거리는 DB가 되고, 단위면적당 배치되는 와이어 형태의 히터의 면적율은 60%가 되며, 히팅 유닛(300b)의 커버리지는 히팅 유닛(300a)의 커버리지에 비하여 증가하게 되는 것이다.
다만, 이러한 와이어 형태의 히터의 재질에 따라, 도 6의 (a)의 곡선부 A와 같은 곡률로 가공하는 것은 문제가 없으나, 도 6의 (b)의 곡선부 B와 같은 곡률로 가공하는 경우에는 열팽창/수축을 견디기에 강도가 부족해져서 내구성이 떨어지는 문제가 발생할 수 있는 한계가 존재한다.
따라서, 단순히 곡선부의 곡률을 변경하는 것 만으로는 히팅 유닛의 커버리지를 증가시키는데 한계가 있으므로, 이를 고려하면서도 히팅 유닛의 커버리지를 증가시킬 수 있는 방법이 필요한 실정이다.
본 발명에서는 이하에서 설명할 다중 배열의 새로운 구조를 가진 히팅 유닛(300)을 마련함으로써, 히팅 유닛의 커버리지를 증가시켜 히팅 유닛에 제공되는 전류밀도를 낮출 수 있어 절연저항이 파괴되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
전술한 바와 같이 히팅 유닛(300)에서 상부 히팅 유닛(310)의 구조와 하부 히팅 유닛(350)의 구조는 거의 동일하므로, 상부 히팅 유닛(310)의 구조를 기준으로 하여 설명한다.
상부 히팅 유닛(310)은, 도 7에 자세히 도시된 바와 같이, 다수의 제1 직선 히터 구간(311)과, 다수의 제2 직선 히터 구간(312)과, 다수의 곡선 히터 구간(313)을 포함한다.
제1 직선 히터 구간(311)은 크루시블(100)과 제1 거리(D1)만큼 떨어진 위치에서 미리 결정된 거리만큼 상호이격되어 배치되고, 제2 직선 히터 구간(312)은 크루시블(100)과 제2 거리만큼 떨어진 위치에서 미리 결정된 거리만큼 상호이격되어 배치되며, 곡선 히터 구간(313)은 서로 이웃하는 한 쌍의 제1 직선 히터 구간(311)의 일단부와 제2 직선 히터 구간(312)의 일단부를 연결시키는 역할을 한다.
즉, 상부 히팅 유닛(310)은 제1 거리(D1)만큼 떨어진 위치에 배치되어 크루시블(100)로부터 가깝게 배치되는 제1열과, 제2 거리(D2)만큼 떨어진 위치에 배치되어 크루시블(100)로부터 제1열보다 멀게 배치되는 제2열을 포함하는 다중 배열 방식의 다중 배열 히팅 유닛인 것이다.
여기서, 제1 직선 히터 구간(311)은 서로 이웃하는 한 쌍의 제2 직선 히터 구간(312)의 사이의 영역에 배치됨으로써, 제1 직선 히터 구간(311)과 제2 직선 히터 구간(312)은 서로 엇갈리게 배치되어 제1 직선 히터 구간(311)과 제2 직선 히터 구간(312)이 서로 간섭하지 않으면서 크루시블(100)을 향할 수 있게 된다.
간단하게 설명하면, 본 발명의 제1 실시 예에 따른 상부 히팅 유닛(310)은 직선 히터 구간을 2열로 배열하고, 곡선 히터 구간이 제1열과 제2열의 직선 히터 구간을 번갈아가면서 연결하는 구조를 가지는 엇갈림 방식의 다중 배열 히팅 유닛인 것이다.
이러한 구조를 가짐으로써, 곡선 히터 구간(313)의 곡률을 도 6의 (a)의 곡선부 곡률 A의 수준으로 유지하여 내구성을 유지하면서도 도 6의 (b)의 히팅 유닛의 커버리지와 비슷한 효과를 낼 수 있으므로, 히팅 유닛의 커버리지를 증가시켜 히팅 유닛에 제공되는 전류밀도를 낮출 수 있어 절연저항이 파괴되는 현상을 방지할 수 있게 된다.
도 8은 본 발명의 제2 실시 예에 따른 히팅 유닛을 개략적으로 도시한 사시도이다.
이하에서는 도 8을 참조하여, 본 발명의 제2 실시 예에 따른 히팅 유닛의 구조에 대해 자세히 설명한다.
본 발명의 제2 실시 예는, 제1 실시 예와 동일하게, 크루시블(100)과 제1 거리만큼 떨어진 위치에서 미리 결정된 거리만큼 상호이격되어 배치되는 다수의 제1 직선 히터 구간(321)과, 루시블(100)과 제2 거리만큼 떨어진 위치에서 미리 결정된 거리만큼 상호이격되어 배치되는 다수의 제2 직선 히터 구간(322)을 포함한다.
그러나 제1 실시 예와 비교하여, 다수의 제1 직선 히터 구간(321)과 다수의 제2 직선 히터 구간(322)이 연결되는 구조가 차이가 있으므로 이에 대하여 자세히 설명한다.
먼저, 상부 히팅 유닛(300')은 제1열 히팅부(320)와, 제2열 히팅부(330)와, 연결용 곡선 히팅부(340)를 포함한다.
제1열 히팅부(320)는 다수의 제1 직선 히터 구간(321)과, 서로 이웃하는 한 쌍의 제1 직선 히터 구간(321)을 연결시키는 다수의 제1 곡선 히터 구간(322)을 구비한다.
제2열 히팅부(330)는 다수의 제2 직선 히터 구간(331)과, 서로 이웃하는 한 쌍의 제2 직선 히터 구간(331)을 연결시키는 다수의 제2 곡선 히터 구간(332)을 구비한다.
연결용 곡선 히팅부(340)는 제1열 히팅부(320)의 일단부와 제2열 히팅부(330)의 일단부를 연결시킨다.
즉, 종래의 히팅 유닛의 형태와 같이 단일 평면에 배치되어 서로 연결되는 직선 방식의 히팅부인 제1열 히팅부(320)와 제2열 히팅부(330)가 각각 존재하며, 이들 직선 방식의 히팅부 2개를 가장자리 부분에서 하나의 곡선부인 연결용 곡선 히팅부(340)로 연결하는 방식의 다중 배열 히팅 유닛인 것이다.
여기서 전술한 바와 같이, 제1 직선 히터 구간(311)과 제2 직선 히터 구간(312)은 서로 엇갈리게 배치되어, 제1 직선 히터 구간(311)과 제2 직선 히터 구간(312)이 서로 간섭하지 않으면서 크루시블(100)을 향할 수 있게 되는 것은 동일하다.
이와 같이 본 발명은 기재된 실시 예에 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 사상 및 범위를 벗어나지 않고 다양하게 수정 및 변형할 수 있음은 이 기술의 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명하다. 따라서 그러한 수정 예 또는 변형 예들은 본 발명의 특허청구범위에 속한다 하여야 할 것이다.
1 : 고온 증착 소스 100 : 크루시블
300 : 히팅 유닛 310 : 상부 히팅 유닛
311 : 제1 직선 히터 구간 312 : 제2 직선 히터 구간
313 : 곡선 히터 구간 320 : 제1열 히팅부
330 : 제2열 히팅부 340 : 연결용 곡선 히팅부
350 : 하부 히팅 유닛 500 : 열팽창 단선방지 전원연결유닛
510 : 히팅 유닛 클램핑 모듈 511 : 상부 히팅 유닛 클램프
515 : 하부 히팅 유닛 클램프
517 : 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체
530 : 전원단자 클램핑 모듈
550 : 전원단자 연결용 플렉시블 연결체
570 : 지지 플레이트

Claims (13)

  1. 증착물질을 구비하는 크루시블(crucible);
    상기 크루시블의 외부에 배치되며, 해당 위치에서 상기 크루시블 내의 증착물질을 가열하는 히팅 유닛; 및
    상기 히팅 유닛과, 상기 히팅 유닛으로 전원을 공급하는 전원공급장치 사이에 접전위치를 제공하되, 가열에 의한 열팽창/수축에 따른 상기 히팅 유닛과 상기 전원공급장치 사이의 단선현상을 방지하는 열팽창 단선방지 전원연결유닛을 포함하며,
    상기 열팽창 단선방지 전원연결유닛은,
    상기 히팅 유닛의 일측을 클램핑하는 히팅 유닛 클램핑 모듈;
    상기 전원공급장치의 전원단자의 일측을 클램핑하는 전원단자 클램핑 모듈;
    일측은 상기 히팅 유닛 클램핑 모듈에 결합되고 타측은 상기 전원단자 클램핑 모듈에 결합되되, 상기 히팅 유닛 클램핑 모듈 및 상기 전원단자 클램핑 모듈 사이의 상대위치가 자유롭게 변형되도록 플렉시블(flexible)하게 연결하는 전원단자 연결용 플렉시블 연결체; 및
    상기 전원단자 클램핑 모듈을 지지하되, 일측에 상기 전원단자가 관통하여 배치되는 전원단자 배치공을 구비하는 지지 플레이트를 포함하고,
    상기 히팅 유닛은,
    상기 크루시블의 상부 영역 일측에 배치되는 상부 히팅 유닛; 및
    상기 크루시블의 하부 영역 일측에 배치되는 하부 히팅 유닛을 포함하며,
    상기 히팅 유닛 클램핑 모듈은,
    상기 상부 히팅 유닛의 일측에 연결되는 상부 히팅 유닛 클램프;
    상기 하부 히팅 유닛의 일측에 연결되는 하부 히팅 유닛 클램프; 및
    일측은 상기 상부 히팅 유닛 클램프에 결합되고 타측은 상기 하부 히팅 유닛 클램프에 결합되되, 상기 상부 히팅 유닛 클램프 및 상기 하부 히팅 유닛 클램프 사이의 상대위치가 자유롭게 변형되도록 플렉시블하게 연결하는 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체를 더 포함하고,
    상기 전원단자 연결용 플렉시블 연결체 및 상기 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체는,
    다수의 박판 형태의 전도체 플레이트가 겹쳐서 형성되는 다중 박판 플렉시블 플레이트의 형태를 가지며, 상기 전원단자 연결용 플렉시블 연결체의 전도체 플레이트의 면과 상기 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체의 전도체 플레이트의 면이 상호 교차하는 방향으로 배치되어,
    상기 전원단자 연결용 플렉시블 연결체는 상기 히팅 유닛의 좌우 및 전후 방향의 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 변형 가능하며,
    상기 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체는, 상기 히팅 유닛의 상하 방향의 열팽창/수축에 따른 변형에 대응하여 변형 가능한 것을 특징으로 하는 고온 증착 소스.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 상부 히팅 유닛 클램프는,
    상부 히팅 유닛 클램프 본체; 및
    상기 상부 히팅 유닛 클램프 본체에 결합되며, 상기 전원단자 연결용 플렉시블 연결체 및 상기 히팅 유닛 연결용 플렉시블 연결체를 고정시키는 연결체 고정부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 증착 소스.
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 삭제
  10. 제1항에 있어서,
    상기 히팅 유닛은,
    상기 크루시블과 제1 거리만큼 떨어진 위치에서 미리 결정된 거리만큼 상호이격되어 배치되는 다수의 제1 직선 히터 구간; 및
    상기 크루시블과 제2 거리만큼 떨어진 위치에서 미리 결정된 거리만큼 상호이격되어 배치되는 다수의 제2 직선 히터 구간을 포함하는 다중 배열 히팅 유닛인 것을 특징으로 하는 고온 증착 소스.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 제1 직선 히터 구간은,
    서로 이웃하는 한 쌍의 상기 제2 직선 히터 구간의 사이의 영역에 배치되는 것을 특징으로 하는 고온 증착 소스.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 히팅 유닛은,
    서로 이웃하는 한 쌍의 상기 제1 직선 히터 구간의 일단부와 상기 제2 직선 히터 구간의 일단부를 연결시키는 다수의 곡선 히터 구간을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 증착 소스.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 히팅 유닛은,
    다수의 상기 제1 직선 히터 구간과, 서로 이웃하는 한 쌍의 상기 제1 직선 히터 구간을 연결시키는 다수의 제1 곡선 히터 구간을 구비하는 제1열 히팅부;
    다수의 상기 제2 직선 히터 구간과, 서로 이웃하는 한 쌍의 상기 제2 직선 히터 구간을 연결시키는 다수의 제2 곡선 히터 구간을 구비하는 제2열 히팅부; 및
    상기 제1열 히팅부의 일단부와 상기 제2열 히팅부의 일단부를 연결시키는 연결용 곡선 히팅부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 증착 소스.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR101479942B1 (ko) 2013-06-21 2015-01-12 주식회사 에스에프에이 리니어 증발 소스 및 그를 구비하는 평판표시소자용 기판 증착장치
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