KR20030080365A - 고속 증발용 보트 및 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공 중에서 물질을 증발시키는데 사용되는 저항가열 증발원에 관한 것으로 가격이 저렴한 흑연 또는 비정질 탄소를 이용하여 구리나 은, 금과 같이 흑연 표면에서 젖음 현상이 발생되지 않아 증발율이 매우 낮은 물질에 대해 고속증발 및 증발의 안정성, 보트의 수명향상을 실현한 흑연 보트 및 그 제조방법에 관한 것이다.

본 발명은 흑연을 발열체로 이용하되 흑연 표면을 가공하되 가공된 부위에 텅스텐이나 몰리브덴 플레이트를 가로 세로의 크기를 적절하게 가공하여 플레이트 전면의 온도를 고르게 유지하고 플레이트간의 온도차를 방지하기 위해 보트 홀더와 증발원 사이에 온도 조절용 버퍼를 형성시켜 증발물의 요동이 없이 고속으로 증발시킬 수 있는 구리, 은, 금 등과 같은 저융점 금속 증발용 보트 및 상기 보트의 제조방법이다.

Description

고속 증발용 보트 및 그 제조 방법 {THE BOAT FOR HIGH SPEED EVAPORATION AND THE FABRICATION METHOD FOR THE SAME}

본 발명은 진공 중에서 물질을 가열하여 고속으로 증발시키는데 사용하는 저항가열 증발원 또는 간략히 보트(Boat) 및 그 제조 방법에 관한 것으로서, 보다 자세하게는 흑연 또는 비정질 탄소를 발열체로 이용하면서 동시에 그 상부에 증발물질과의 젖음성이 우수한 금속(예컨대 텅스텐 또는 몰리브덴 등) 플레이트를 마련하여 보트를 구성함으로써 종래의 보트에 비해 증발율이 대폭 향상되고 수명이 길면서도 증발물이 비산되거나 출렁거리지 않고 안정적으로 증발시킬 수 있도록 하는 고속 증발용 보트 및 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로 각종 플라스틱이나 고분자 또는 금속 기판에 전자파 차폐 기능이나 도전막을 부여하기 위하여 또는 거울 표면과 같은 장식적 효과를 위하여 다양한 금속을 피복하는 여러가지 박막 코팅 시스템이 개발되어 있다. 이러한 코팅 시스템은 휴대용 단말기나 각종 모니터 등의 제조에 널리 이용되고 있으며, 코팅에 사용되는 금속으로는 금, 은, 구리 등이 사용되고 있다.

먼저 금, 은, 구리 등을 코팅하는 방법으로서는 대개 스퍼터링법과 진공증착법이 많이 이용되고 있다.

여기서 스퍼터링법은 불활성가스 분위기에서 타겟에 고전압을 인가하여 플라즈마 방전을 발생시킨 후 방전 내에 존재하는 불활성가스 이온이 타겟에 충돌하여 타겟 원자를 떼어내면서 기판에 박막을 착상시켜 나가는 방법이다. 그러나 이러한 스퍼터링법은 코팅 물질을 타겟 형태로 만들어야 하므로 이에 따른 원가 상승의 요인으로 인해 특수한 경우를 제외하고는 많이 사용되지 않고 있다.

한편, 진공증착법은 진공의 용기 내에 코팅을 필요로 하는 표면을 기판으로 하여 고정시킨 후, 코팅시키고자 하는 금속 물질을 가열하여 증발시켜서 상기 목적지 표면에 부착시키는 방법이다. 이러한 진공증착법에서 진공 중에서 물질을 가열하여 증발시키는데 사용하는 증발원에는 전자빔 증발원, 고주파 유도가열 증발원, 그리고 저항가열 증발원 등이 있다.

상기 전자빔 증발원을 이용한 진공증착은 증발시킬 수 있는 물질이 다양하여 실험실적인 피막제조는 물론, 대형 플랜트에서도 폭 넓게 이용되고 있으나, 가격이 비싸다는 단점이 있다.

한편, 상기 고주파 유도가열 증발원을 이용한 진공증착은 고주파를 이용하기 때문에 주변장치가 복잡해지므로 대형 코팅장치에 주로 사용되고 있다.

이에 반하여, 상기 저항가열 증발원이란 보트나 도가니 또는 필라멘트 형태의 내화물 금속이나 금속간 화합물에 전류를 직접 통과시켜 가열시킴으로써 증발원 내에 담겨 있는 물질을 녹여 증발시키는 물체를 통칭하는 것이다. 저항가열 증발원으로 사용되는 물질에는 텅스텐이나 몰리브덴, 탄탈 등과 같은 내화물 금속이나 비정질 탄소나 흑연 또는 금속간 복합 화합물 (TiB₂·BN) 등이 있으며, 이들 재료는 코일이나 보트 또는 도가니 형태로 가공되어 사용되고 있다. 이들을 이용하면 융점이 낮고 반응성이 낮은 금속의 경우는 비교적 용이하게 증발이 가능하며, 높은 순도를 가진 피막을 손쉽게 형성하는 것이 가능하다.

이러한 저항가열 증발원이 적용되는 증착 시스템을 도 2에 의하여 설명하면,도시된 바와 같이 물질을 증발시키기 위하여 일반적으로 흑연 또는 비정질탄소, 텅스텐, 몰리브덴 등의 재질로 형성된 보트(1: 증발원)를 이용하며, 상기 보트(1)를 진공용기(11) 내에 여러 개 장착한 후 일정 양의 증발용 금속을 보트(1)에 올려놓고 보트(1)의 양측에 보트 가열용 전원장치(16)를 연결 및 구동시켜 가열에 의해 증발물 금속을 증발시키는 방법을 채택하고 있다. 이렇게 보트를 이용하여 금, 은, 구리 등의 금속을 가열시키면 이들 증발용 금속이 보트 표면에서 젖음 현상이 발생하면서 고속의 증발이 발생하게 된다. 따라서 이들 보트를 이용하면 코팅의 가격이 저렴하고 장치가 간단하여지므로 지금까지 가장 널리 이용되고 있다.

한편, 상기 저항가열 증발원을 이용한 진공증착법 방식은 설치가 간단하고 가격이 저렴하다는 이점은 있으나, 증발시킬 수 있는 물질인 증발용 금속의 종류나 보트의 수명에 다음과 같은 제한이 있어서 지금까지는 그 응용에 한계가 있었다.

즉, 상기 텅스텐이나 몰리브덴 재질의 보트의 경우 증발온도가 보트 재질의 변태가 발생하는 온도 이상일 경우가 많아, 보트가 쉽게 파손되어 보트 수명이 제한되고, 보트의 취급도 대단히 까다롭다는 문제가 있다. 뿐만 아니라 보트 전체가 상기 금속으로 구성되어 있으므로 증발 표면이 구획없이 일체형으로 매우 넓게 형성되어 있기 때문에 전류에 의한 가열시 필연적으로 증발 표면 부위별 온도 편차가 발생하고, 따라서 온도차에 의한 증발물의 이동이 발생하면서 증발물의 출렁거림이나 요동이 발생하게 된다. 이렇게 되면 증발물이 보트(증발원) 밖으로 넘쳐나거나 증발물의 비산에 의해 증발물의 손실이 발생함은 물론, 증발물의 덩어리가 기판에 달라붙어 버리는 경우까지 빈번하게 발생하여, 결과적으로 기판의 손상을 초래하는문제점을 낳게 된다. 또한 보트 파손 및 비산방지를 위하여 온도를 증가시키는 한계가 존재하므로 증발속도가 제한된다는 문제점도 있다.

한편, 비정질 탄소나 흑연 재질의 보트의 경우에는 그 재질의 가격이 저렴할 뿐만 아니라 가공성 및 전기적인 특성이 우수하며, 이들을 저항가열 증발원으로 사용하면 녹는점이 비교적 낮고 반응성이 작은 금속 물질들에 대한 증발은 가능하다. 그러나 금, 은, 구리 등과 같이 흑연 표면에서 젖음 현상이 발생하지 않는 물질의 경우에는 증발율이 매우 낮으며, 증발율을 높이기 위해 온도를 증가시키면 증발용 금속 액체가 비산되어 버려서 증발용 금속의 손실은 물론, 증발물의 덩어리가 기판에 달라 붙어 피막을 손상시키는 등 문제점이 발생하게 된다. 또한 역시 마찬가지로 비산방지를 위하여 온도를 증가시키는 한계가 존재하므로 증발속도가 제한된다는 문제점도 있다.

본 발명에서는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 비정질 탄소나 흑연의 장점인 가격, 가공성, 전기적 특성과 텅스텐이나 몰리브덴의 장점인 우수한 젖음성을 동시에 가지는 고속 증발용 보트(증발원) 및 그 제조 방법을 제공하고자 하는 것이다.

도 1은 본 발명의 보트의 개략도로서,

도 1a는 평면도,

도 1b는 측면도,

도 1c는 도 1a의 A-A 선을 따른 단면도,

도 2는 본 발명의 보트가 설치되는 증착 시스템의 개략도,

도 3은 본 발명의 효과를 설명하기 위한 구리의 증발율 그래프.

< 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 >

1 : 보트(증발원) 몸체 2 : 온도조절용 버퍼 채널

3 : 금속 플레이트 4 : 보트 홀딩부

11 : 진공용기 12 : 셔터

13 : 기판 14 : 기판 홀더

15 : 두께 측정기 16 : 보트 가열용 전원

17 : 보트 홀더 18 : 기판 가열 장치

상기와 같은 기술적 과제를 달성하기 위하여 본 발명은 진공 중에서 전류를 직접 통과시켜 가열시킴에 의해 보트 내에 담겨있는 물질을 녹여 증발시키는 저항가열 증발원인 보트에 있어서,

비정질 탄소나 흑연 재질로 이루어지며, 일정한 가로길이 및 세로길이, 두께를 가지는 얇고 긴 판 형태로 형성되어 가열체로 사용되는 보트 몸체(1)와;

상기 보트 몸체(1)의 길이방향 양단부에 마련된 보트 홀딩부(4)와;

상기 보트 홀딩부(4)를 제외한 보트 몸체(1)의 상면에 형성된 일정한 가로길이 및 세로길이, 깊이를 가지는 홈 구조와;

우수한 젖음 특성을 이용하기 위하여 텅스텐이나 몰리브덴 재질로 형성되며, 상기 홈 구조의 바닥면에 상기 홈 구조의 가로 및 세로 경계면으로부터 이격하여, 또한 각 금속 플레이트(3)끼리 서로 이격하여 심어져서 부착 설치되는 다수개의 금속 플레이트(3)로 구성됨을 특징으로 하는 고속 증발용 보트를 제공하며,

이때 상기 보트는 상기 양측 보트 홀딩부(4)와 홈 구조의 사이에 각각 보트 몸체(1)의 길이방향에 직각인 방향으로 형성되며 일정한 폭 및 깊이를 가지는 온도조절용 버퍼 채널(2)을 더욱 구비하여 구성되는 것이 바람직하고,

또한, 상기 보트의 금속 플레이트(3)는 그 가로:세로의 비가 1.25:1 이하인 것이 바람직하며,

또한, 상기 보트의 금속 플레이트(3)는 그 두께가 0.1mm 이상인 것이 바람직하다.

한편, 본 발명에 있어서는 진공 중에서 전류를 직접 통과시켜 가열시킴에 의해 보트 내에 담겨있는 물질을 녹여 증발시키는 저항가열 증발원인 보트를 제조하는 방법에 있어서,

증발속도가 5분을 기준으로 하여 증발표면의 cm²당 1g 이상이 되도록 하기 위하여 발열체인 비정질 탄소 또는 흑연 보트 몸체(1)를 얇고 긴 판 형태로 가공하여 형성하는 단계와;

상기 보트 몸체(1)의 양단의 보트 홀딩부(4)를 제외한 상면에 홈 구조를 형성하는 단계와;

상기 홈 구조 바닥부에 다수의 금속 플레이트(3)를 심어서 부착하는 단계와;

선택적으로 상기 양측 보트 홀딩부(4)와 홈 구조 사이에 보트 몸체(1)의 길이방향과 직각으로 온도조절용 버퍼 채널(2)을 가공 형성하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 고속 증발용 보트의 제조 방법도 제공한다.

이하, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 구성 및 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 보다 상세히 설명한다.

도 1은 본 발명의 보트의 개략도이다. 도 1a는 보트의 평면도이고, 도 1b는 그 단면도이며, 도 1c는 도 1a의 A-A 부분의 횡단면 확대도를 각각 나타낸 것이다.

본 발명의 보트 몸체(1)는 비정질 탄소나 흑연 재질로 이루어진다. 이는 양단에서 전류를 통과시킬 때 발생하는 저항에 의한 열을 이용하여 증발용 금속에 대한 가열체로서 사용하기 위한 것이다.

상기 보트 몸체(1)는 일정한 가로길이 및 세로길이, 두께를 가지고 있는 얇고 긴 판 형태로 가공 및 형성된다. 이는 종래의 보트에 있어서도 마찬가지인데, 그 이유는 전류를 양단에서 통과시킬 때 보다 많은 양의 열을 발생시키기 위하여저항이 클 필요가 있으며, 그 저항은 단면적에 반비례하고 길이에 비례하므로 얇고 길 필요가 있고, 또한 그 상부에 형성되는 홈 구조의 금속 플레이트(3) 상에 놓여져 녹는 증발용 금속을 수용하기 위하여는 판 형태로 가공함이 유리하기 때문이다. 여기서 가로 또는 세로는 도면에 도시된 바에 따르도록 하기로 하며, 따라서 가로길이라 함은 전류가 흐르는 방향의 길이를 말하고, 세로길이라 함은 그 직각인 길이를 말한다.

상기 보트 몸체(1)의 길이방향 양단부에는 보트 홀딩부(4)가 마련되어 있는데, 이는 종래의 보트에 있어서도 마찬가지로 구비되어 있는 것이며, 상기 보트 홀딩부(4)에 진공용기(11) 내의 보트 홀더(17)가 접속하여 전류를 인가하면서 고정하기 위한 부분이다.

상기 보트 홀딩부(4)를 제외한 보트 몸체(1)의 상면에는 일정한 가로길이 및 세로길이, 깊이를 가지는 홈 구조가 형성된다. 상기 홈 구조는 가열에 의하여 녹은 증발용 금속의 액체가 흘러내리지 않도록 하는 용기 역할을 하게 되며, 또한 그 부분은 타 부분에 비하여 두께가 얇아지므로 저항이 증가하여 보다 많은 열을 발생시킬 수 있는 구조를 형성하는 역할을 동시에 하는 것이다.

상기 홈 구조는 도 1a에서 볼 때 일정한 가로 및 세로길이를 가지는데, 이는 가로길이가 너무 긴 경우에는 각 플레이트마다 가열되는 온도에 편차가 발생할 우려가 있고, 또한 반대로 세로길이가 너무 긴 경우에는 저항치가 저하되어 열의 발생이 적어지는 단점이 있기 때문에 계산 또는 실험을 통하여 일정한 길이 범위를 유지하도록 함이 바람직하기 때문이다.

상기 홈 구조는 도 1b에서 볼 때 일정한 깊이를 가지는데, 이는 깊이가 너무 깊은 경우에는 보트 몸체(1)가 구조적으로 약해져서 파손의 위험이 있고, 깊이가 너무 앝은 경우에는 용융되는 증발용 금속이 넘쳐버릴 수 있기 때문에 계산 또는 실험을 통하여 일정한 깊이 범위를 유지하도록 함이 바람직하기 때문이다.

상기 홈 구조의 바닥면에는 도 1a에 도시된 상기 홈 구조의 가로 및 세로 경계면으로부터 이격하여, 또한 각 금속 플레이트(3)끼리 서로 이격하여 다수개의 금속 플레이트(3)가 심어져서 부착 설치된다. 또한 상기 금속 플레이트(3)는 우수한 젖음 특성을 이용하기 위하여 텅스텐이나 몰리브덴 재질로 형성된다.

여기서 환언하면 상기 각 금속 플레이트(3)들은 측면에 있어서 어느 것과도 접촉되지 않도록 설치되는데, 그 이유는 가열에 의하여 열팽창이 발생할 경우에 비정질 탄소 또는 흑연으로 이루어진 보트 몸체(1)보다는 텅스텐 또는 몰리브덴으로 이루어진 금속 플레이트(3)가 열팽창률이 더욱 크기 때문에 마진을 두지 않으면 상호간의 간섭으로 인하여 변형 또는 파손의 우려가 있기 때문이다.

상기 금속 플레이트(3)를 홈 구조의 바닥에 심는 방법은 여러가지를 생각할 수 있으나, 실시예로서 열팽창을 고려하면 도 1c에 도시된 바와 같이 상기 홈 구조의 내측벽을 계단형상으로 형성하여 금속 플레이트(3)에 근접하지만 꼭 맞지는 않도록 설치하는 방법도 고려될 수 있다.

또한 도면에 있어서는 상기 금속 플레이트(3)로서 3개만을 도시하였는데, 이는 단 한개만을 설치할 수도 있고, 여러 개를 설치할 수도 있다.

이때, 실시예로서는 일정한 폭 및 깊이를 가지는 온도조절용 버퍼 채널(2)을상기 보트의 상기 양측 보트 홀딩부(4)와 홈 구조의 사이에 각각 보트 몸체(1)의 길이방향에 직각인 방향으로 형성하여 더욱 구비하도록 구성하는 것이 바람직한데, 이는 양단에서만 전류를 인가하여 가열하는 경우에는 대개의 경우에 가운데 부분이 가장 많이 가열되는 것이 보통이므로, 이로 인하여 가운데 금속 플레이트(3)는 많이 가열되고 가장자리의 금속 플레이트(3)는 적게 가열되어 각 금속 플레이트(3) 간에 온도의 편차가 발생하기 때문에, 이를 보완하기 위하여 가장자리의 금속 플레이트(3) 가까운 지점이면서 용융 금속을 담는 홈 구조에 영향을 주지 않는 지점에 저항이 큰 구조를 형성하여 둠으로써 이 부분에서 열을 보조적으로 더욱 발생시켜 온도를 보정하기 위한 것이다. 상기 온도조절용 버퍼 채널(2)의 폭과 깊이는 보트 몸체(1)의 전체 길이, 금속 플레이트(3)의 갯수 및 배열 등을 고려하여 계산 또는 실험에 의하여 정하는 것이 바람직하다.

또한, 실시예로서 상기 보트의 금속 플레이트(3)는 그 가로:세로의 비가 1.25:1 이하인 것이 바람직한데, 이는 그 비율이 그 이상인 경우에는 실험에 의하여 확인한 결과 그 금속 플레이트(3) 내에서도 가로방향으로 온도의 편차가 심해져서 증발용 금속 용융액이 고온인 부분 측으로 이끌려가고, 또한 이에 의하여 그 부분이 식으면서 반대측이 다시 고온화되면 다시 그 반대방향으로 이끌려가는 소위 요동현상이 심하게 발생하며, 이로 인하여 증발용 금속 용융액이 금속 플레이트(3)를 이탈하는 현상이 발생하고, 이로 인하여 이탈된 증발용 금속 용융액은 바로 홈 구조를 형성하고 있는 재질인 비정질 탄소 또는 흑연 부분과 접촉하면서 비산현상이 발생하기 때문에 이를 저지하기 위한 것이며, 그 이하의 비율에서는 이러한 현상이 급격히 줄어들기 때문이다. 상기 요동 현상이 발생하면 증발용 금속의 손실이 커지고, 증발효율과 증발량이 감소되므로 바람직하지 않은 것이다.

또한, 상기 보트의 금속 플레이트(3)는 그 두께가 0.1mm 이상인 것이 바람직한데, 이는 실험에 의하면 그 두께가 얇을수록 더 많은 저항에 의하여 열을 많이 발생시켜서 고속 증발이 가능하게 될 수 있지만, 이에 비례하여 고온에 의한 금속 플레이트(3) 자체의 변형이 발생하는 비율도 높아지며, 0.1mm를 경계로 하여 그 이상의 두께에서는 변형 발생율이 극히 낮아지고, 그 이하에서는 급격히 높아지기 때문이다.

한편, 본 발명의 고속 증발용 보트의 제조 방법에 있어서는 먼저 발열체인 비정질 탄소 또는 흑연 보트 몸체(1)를 얇고 긴 판 형태로 가공하여 형성하여야 한다. 즉, 상기 단계는 시판되는 비정질 탄소 또는 흑연 덩어리를 보트 형상으로 몰드에 의하여 또는 카빙작업 등에 의하여 가공하는 과정이다.

다음 단계는 용융된 금속이 저장되는 홈 구조를 형성하는 단계인데, 홈 구조는 상기 보트 몸체(1)의 양단의 보트 홀딩부(4)를 제외한 상면에 형성된다. 형성의 방법은 카빙작업에 의하여도 좋고, 아니면 상기 보트 몸체(1)를 형성하는 단계에서 동시에 형성하여도 좋다.

다음 단계는 상기 홈 구조 바닥부에 다수의 금속 플레이트(3)를 심어서 부착하는 단계인데, 상기 심어서 부착하는 작업은 금속을 용융시켜 홈 구조 바닥부에 미리 마련되어 있는 요철 구멍에 집어넣은 후 고형화시키는 공정에 의하여도 좋고, 홈 구조의 내측벽의 구조를 계단형으로 형성하여 금속 플레이트(3)의 측면과 거의맞닿도록 하여 부착하여도 좋다.

다음 단계는 선택적인 단계로서, 상기 양측 보트 홀딩부(4)와 홈 구조 사이에 보트 몸체(1)의 길이방향과 직각으로 온도조절용 버퍼 채널(2)을 가공 형성하는 단계인데, 여기서 상기 온도조절용 버퍼 채널(2)의 길이와 폭, 깊이 등의 치수는 금속 플레이트(3)의 크기와 갯수, 배열 등을 고려하여 결정한다.

한편, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명의 보트는 도 2에 도시된 바와 같은 증착 시스템에서 종래의 보트의 위치에 대신하여 설치되어 사용된다.

이러한 장치에 본 발명의 보트가 설치된 상태에서 실험한 결과를 설명한다.

실시예는 본 발명의 보트를 이용하여 구리를 증발시킨 경우이며, 사용된 보트의 재질은 흑연으로서 밀도가 1.8 g/cm³이며, 보트 몸체(1)의 크기는 가로 15 cm, 세로 3 cm, 그리고 높이가 0.6 cm 가 되도록 가공하였고, 금속 플레이트(3)로서는 1 mm 두께의 몰리브덴 플레이트를 가로 및 세로 각각 2.5 cm 크기로 절단하여 흑연 홈 구조의 바닥 표면에 3 개를 심어 증발원으로 이용하였다.

세부적으로는 먼저 시판되는 비정질 탄소나 흑연 덩어리를 보트 형상으로 가공하여 증발원인 보트로 제작한다. 가공된 보트는 보트(흑연) 몸체(1), 온도조절용 버퍼 채널(2), 금속(몰리브덴) 플레이트(3), 그리고 보트 홀딩부(4)로 구성되어 있다.

우선, 보트 형상으로 가공된 보트 몸체(1)에 금속 플레이트(3)를 삽입시키기 위해 금속 플레이트(3)가 적절히 고정되도록 가공한다. 이때 금속 플레이트(3)가열팽창에 의하여 변형이 발생하지 않도록 각 금속 플레이트(3)의 상하좌우에 공간 여유가 있도록 고정한다.

이렇게 조립이 완료된 보트를 도 2의 진공증착 시스템의 진공용기(11) 안의 보트 홀더(17)에 장착시킨 다음, 증발용 금속인 덩어리 형상의 구리를 금속 플레이트(3)에 골고루 넣는다. 그 다음 진공 펌프(도면에 표시하지 않음)를 이용하여 10^-5Torr 이하의 압력으로 배기한 후, 보트 가열용 전원(16)에 전원을 인가하여 구리를 녹인다.

가열 초기에는 구리가 금속 플레이트(3) 표면에서 군데군데 뭉쳐지다가, 일정 온도 이상이 되면 금속 플레이트(3)를 타고 젖음 현상이 일어난다. 일단 금속 플레이트(3)에서 젖음 현상이 발생하면 가열 초기에 뭉쳐져 있던 구리가 금속 플레이트(3) 전면에 고르게 퍼지면서 증발이 일어나게 된다.

구리의 증발 및 끓음 현상이 시작되면 셔터(12)를 열고 미리 장착된 기판(13)에 구리를 증착시키게 된다. 상기 실시예에서 사용한 기판(13)은 가로, 세로 및 높이가 10 cm x 10 cm x 1mm 크기의 플라스틱 기판이었으며, 이는 기판 홀더(14)에 장착하였다. 금속 기판을 사용할 경우에는 때에 따라서 기판 가열 장치(18)를 이용하여 기판의 온도를 올려 실험하였다.

증발율의 측정은 석영 진동자가 구비된 두께 측정기(15)를 이용하였으며, 최종 증발율과 최종 두께를 이로부터 얻었다. 실시예에서는 또한 본 발명의 보트를 이용하여 구리를 증발시킬 경우의 증발 효율을 측정하기 위하여 단위시간에 증발되는 구리의 양을 미소 저울을 이용하여 계산하였다.

그 결과, 실시예의 보트의 경우에는 5분을 기준으로 하여 증발 표면의 단위면적 cm²당 1g 이상의 증발량을 얻을 수 있었다.

도 3은 상기와 같이 본 발명의 방법으로 제조된 흑연 보트를 이용하여 구리를 증발시킨 경우로서, 금속 플레이트(3)의 면적을 변화시켜 가면서 5분간 증발된 구리의 양을 비교하여 도시한 것이다. 여기서 증발면인 금속 플레이트(3)의 면적을 증가시키기 위해 몰리브덴 플레이트의 갯수나 크기를 변화시켰다.

결과적으로 도 3에서 보는 바와 같이 금속 플레이트(3)의 증발면의 면적에 비례해서 구리의 증발량도 직선적으로 변화됨을 알 수 있다. 이러한 사실로부터 본 발명의 보트를 이용하면 증발면의 면적만 알고 있다면 주어진 시간동안 증발되는 구리의 양을 쉽게 예측할 수 있음을 확인할 수 있다. 즉, 별도의 두께 측정기(15)를 이용하지 않더라도 기판(13)에 증착되는 피막의 두께를 손쉽게 예측할 수 있는 장점이 있다는 것이다.

한편, 증발원의 수명을 조사하기 위해 동일한 방법으로 50차례 이상 반복 실험을 하였으나, 그 결과 본 발명의 보트의 파손이나 증발율 저하 등의 문제가 전혀 나타나지 않는 것으로 확인되었다.

그리고 상기 실험은 증발물질로서 구리에 대하여 실험한 것만을 예시하였지만, 금이나 은에 대하여도 동일한 결과를 얻을 수 있다.

상기에 있어서 본 발명은 한정된 실시예에 의하여 설명하고 있으나, 이에 본발명의 기술적 사상이 한정되는 것은 아니며, 발명의 동일성의 범주 내에서 어떠한 변형 실시를 하여도 본 발명의 범위에 속하는 것임은 당연하다.

상기 본 발명에 의한 보트는 플라스틱이나 고분자 또는 금속 기판에 금, 은, 구리 등과 같은 저융점 금속으로 구성되는 전자기 차폐 및 도전막을 부여하는 모든 코팅 시스템에 적용이 가능하다.

특히, 고속 증발이 가능하면서 플레이트 전면의 온도를 고르게 유지하고 플레이트간의 온도차를 방지할 수 있으므로 국부적인 가열 편차가 획기적으로 감소하여 증발물의 요동이 없이 안정적인 가열이 가능하며, 동시에 증발원의 수명을 대폭 향상시켜 생산성 및 코팅 제품의 원가 절감에 기여할 수 있다. 또한, 보트의 수명연장으로 인한 보트 교체시간 절약 및 공정의 안정성을 확보할 수 있어서 제품 수율 제고 및 품질향상 등 경제적 효과를 제공할 것으로 기대되는 매우 획기적인 효과가 있다.

Claims (5)

1. 진공 중에서 전류를 직접 통과시켜 가열시킴에 의해 보트 내에 담겨있는 물질을 녹여 증발시키는 저항가열 증발원인 보트에 있어서,

   비정질 탄소나 흑연 재질로 이루어지며, 일정한 가로길이 및 세로길이, 두께를 가지는 얇고 긴 판 형태로 형성되어 가열체로 사용되는 보트 몸체(1)와;

   상기 보트 몸체(1)의 길이방향 양단부에 마련된 보트 홀딩부(4)와;

   상기 보트 홀딩부(4)를 제외한 보트 몸체(1)의 상면에 형성된 일정한 가로길이 및 세로길이, 깊이를 가지는 홈 구조와;

   우수한 젖음 특성을 이용하기 위하여 텅스텐이나 몰리브덴 재질로 형성되며, 상기 홈 구조의 바닥면에 상기 홈 구조의 가로 및 세로 경계면으로부터 이격하여, 또한 각 금속 플레이트(3)끼리 서로 이격하여 심어져서 부착 설치되는 다수개의 금속 플레이트(3)로 구성됨을 특징으로 하는 고속 증발용 보트.
2. 제1항에 있어서, 상기 양측 보트 홀딩부(4)와 홈 구조의 사이에 각각 보트 몸체(1)의 길이방향에 직각인 방향으로 형성되며 일정한 폭 및 깊이를 가지는 온도조절용 버퍼 채널(2)을 더욱 구비하여 구성됨을 특징으로 하는 고속 증발용 보트.
3. 제1항에 있어서, 상기 금속 플레이트(3)는 그 가로:세로의 비가 1.25:1 이하가 되도록 구성됨을 특징으로 하는 고속 증발용 보트.
4. 제1항에 있어서, 상기 금속 플레이트(3)는 그 두께가 0.1mm 이상이 되도록 구성됨을 특징으로 하는 고속 증발용 보트.
5. 진공 중에서 전류를 직접 통과시켜 가열시킴에 의해 보트 내에 담겨있는 물질을 녹여 증발시키는 저항가열 증발원인 보트를 제조하는 방법에 있어서,

   증발속도가 5분을 기준으로 하여 증발표면의 cm²당 1g 이상이 되도록 하기 위하여 발열체인 비정질 탄소 또는 흑연 보트 몸체(1)를 얇고 긴 판 형태로 가공하여 형성하는 단계와;

   상기 보트 몸체(1)의 양단의 보트 홀딩부(4)를 제외한 상면에 홈 구조를 형성하는 단계와;

   상기 홈 구조 바닥부에 다수의 금속 플레이트(3)를 심어서 부착하는 단계와;

   선택적으로 상기 양측 보트 홀딩부(4)와 홈 구조 사이에 보트 몸체(1)의 길이방향과 직각으로 온도조절용 버퍼 채널(2)을 가공 형성하는 단계로 구성됨을 특징으로 하는 고속 증발용 보트의 제조 방법.