KR20040001384A - 유기물 진공 증발원의 열투명 도가니 구조 - Google Patents

유기물 진공 증발원의 열투명 도가니 구조 Download PDF

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KR20040001384A
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heating
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황도원
윤종만
백민
손영호
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(주)알파플러스
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Abstract

본 발명은 유기물 분자선 증착장비(Organic Molecular Beam Epitaxy)의 핵심부품인 진공증발원(Effusion Cell)속의 이중도가니 중 외부도가니를 완충열원으로하고 내부도가니로 열투명한 석영도가니를 채택한 것이다. 대표도와 같은 진공 유기물 증발원은 도가니에 들어있는 소오스를 가열하여 박막제조 대상유기물질을 증발시키는 장치인데, 기존의 진공증발원의 유기물 가열방법으로는 열방사 전달에 의해서 단일 도가니를 가열하고 도가니 속에 있는 유기물을 접촉에 의한 열전달로 가열하였으나, 본 발명에서는 이중도가니를 채택하여 중간의 외부도가니를 열방사 전달 방법으로 가열하여 균일한 완충열원으로 활용하고, 이 완충 열원에서 나오는 고른 열방사선을 열 투명한 내부도가니를 채택하여 유기물질을 열방사선으로 직접 가열하여 열전도도가 작은 유기물을 고르고 일정하게 가열시킬 수 있게 되었다.

Description

유기물 진공 증발원의 열투명 도가니 구조{The structure of thermal transparent crucible for organic effusion cell}
본 발명은 진공박막제조장비 중의 하나인 유기물 분자선 증착장비 중의 핵심부품인 유기물 진공증발원(Effusion Cell)의 도가니구조에 관한 것이고, 유기물 진공 증발원은 도가니에 들어있는 유기물 소오스를 가열하여 대상 유기물질을 증발시켜 박막으로 만드는 장치이다.
기존의 진공증발원의 유기물 가열방법으로는 열방사 전달에 의해서 단일 도가니를 가열하고 도가니 속에 있는 유기물을 접촉에 의한 열전달로 가열하였다. 그래서 열전도도가 작은 유기물질의 경우 도가니의 접촉부분이 먼저 가열되어 증발됨으로써 소모되고 남은 유기물이 산 모양을 이루게되면서 증발률이 급격하게 변화되어 증발률 조절이 쉽지가 않은 단점이 있다.
기존의 진공 증발원의 도가니 구조는 단일 구조였으나, 본 발명에서는 이중도가니를 채택하여 중간의 외부도가니를 열방사 전달 방법으로 가열하여 균일한 완충열원으로 활용하고, 이 완충 열원에서 나오는 고른 열방사선을 투명한 석영 내부도가니를 통과시켜 유기물질을 열방사선으로 직접 가열시키는데, 열전도도가 작은유기물을 고르고 일정하게 가열시켜 유기물의 증발율을 일정하게 유지할 있게 되었고, 도가니의 구조를 기다랗게 만들어 직선 증발원을 만들면 대면적의 코팅도 가능하게 되었다.
제1도는 도가니(Crucible)형 유기물 진공 증발원(Effusion Cell)의 발열부로서 내부도가니, 외부도가니, 발열체, 온도센서 등을 포함하고 있는 평면도.
제2도는 유기물 진공 증발원의 발열부로서 원통 모양의 내부 및 외부도가니, 발열체, 절연체의 수직 평면도 및 단면도
제3도는 유기물 진공 증발원의 발열부로서 기다한 직선형 타원원통 모양의 내부 및 외부 도가니, 발열체, 절연체의 수직 평면도 및 단면도
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1. 셔터 구동모터 2. 진공용 플랜지 3. 셔터 축
4. 외부도가니 5. 열투명 내부도가니 6. 셔터
7. 도가니 받침 구조물 8. 발열체 9. 온도 센서
10. 냉각수 유입구 및 지지기둥 11. 기다란 직선 타원원통형 열투명 내부도가니
12. 상부 절연체 13. 하부 절연체 14. 기다란 직선 타원원통형 외부도가니
본 발명과 관련되는 유기물 진공 증발원(Effusion Cell)은 대표도와 같이 외부도가니를 가열하는 발열체(8), 외부도가니를 고정시키는 지지부(7), 외부도가니(4), 내부도가니(5), 온도센서(9), 냉각수 유입구 및 지지축(10), 과도한 가열에 따라 축적되는 열을 배출하기 위한 냉각재킷 등으로 구성되어 있으며 진공용 플랜지(2)에 장착되어있다. 도 1에서보면 진공박막제조 대상인 유기 증발물질은 내부도가니(5)속에 넣고, 발열부(8)에 전류를 흘려 가열하면 발열체가 열을 방사하여 흑연으로 만들어진 외부도가니(4)를 데우게 된다. 데워진 외부도가니는 흑체 복사처럼 열방사선을 방출하게되고, 균일한 열방사선이 투명한 내부도가니를 통과하여 유기물질을 직접 가열하게 되어있어서 열전도도가 작은 증발물질을 균일하게 가열할 경우 유리한 구조로 되어 있다.
내부도가니 및 유기물질의 온도변화는 온도센서(9)로 검지하여 발열량을 조절하면서 유기물질의 온도를 일정하게 유지한다. 그래서 증발물질의 온도에 따라 증발량이 결정되므로, 박막의 증착속도를 조절할 수 있다. 본 발명에서는 외부 도가니를 열전도도가 양호하면서 흑체복사 물질에 가까운 흑연도가니를 채택하였고, 내부도가니로는 열방사선 투과도가 좋은 쿼츠(석영)도가니를 채택하였으며, 증착물질의 온도변화를 가장 정확하게 제어하기 위해 온도센서를 외부도가니와 내부도가니 사이에 위치시켰다. 그리고 증발물질의 종류에 따라 미세한 진공의 질과 관련 있을 경우 외부도가니는 SiC 코팅된 흑연 및 알루미나, PBN 도가니등을 사용할 수도 있으며, 내부도가니로는 사파이어 도가니를 사용할 수도 있다.
유기물 진공 증발원(effusion cell)용으로 이중 도가니를 채택하여 외부도가니로 흑연도가니를 사용하고, 내부도가니로는 열적외선 투과도가 좋은 물질인 수정(퀴츠)도가니를 채택함으로써, 열전도도가 작은 유기물질을 균일하게 가열할 수 있고 따라서 유기물 증발율을 일정하게 유지할 수 있어 유기박막의 질을 향상시킬 수 있으며, 기존의 알루미나 도가니보다 저렴하여 소모재인 도가니의 재료비를 절감할 수 있다.

Claims (3)

  1. 유기물 진공 증발원(effusion cell)용으로 이중 도가니를 채택하여 외부도가니로 흑연 도가니를 사용하고, 내부도가니로는 열적외선 투과도가 좋은 물질인 수정(퀴츠) 도가니를 채택한 구조
  2. 청구항 1에서 이중도가니의 외부 도가니 재료로 SiC코팅된 흑연 또는 알루미나를 사용하는 것과 내부 도가니 재료로 사파이어를 사용하는 것
  3. 도 3과 같이 내외부 이중 도가니의 구조가 직선형 통구조로 되어있는 것
KR1020020036565A 2002-06-28 2002-06-28 유기물 진공 증발원의 열투명 도가니 구조 KR20040001384A (ko)

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