KR20080040906A - Heater for vacuum thermal evaporation - Google Patents

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Abstract

A heating part for vacuum thermal deposition is provided to increase thermal efficiency in vacuum thermal deposition, minimize evaporation of the heating part itself, and evaporate a high temperature material by increasing the radiation surface area of the heating part. In a heating part for heating a side face of a crucible containing an evaporating material, a heating part for vacuum thermal deposition is characterized in that the heating part is made of graphite and formed in the form of a cylinder, and the cylinder has irregularities(35) formed on an inner surface thereof, upper slits(31) extending downward from an upper end thereof, and lower slits(32) extending upward from a lower end thereof in a way that the upper and lower slits are alternately formed in the cylinder. In a heating part for heating a side face of a crucible containing an evaporating material, a heating part for vacuum thermal deposition is characterized in that a corrugated metal sheet is installed in the form of a cylinder, and the cylinder has upper slits extending downward from an upper end thereof and lower slits extending upward from a lower end thereof in a way that the upper and lower slits are alternately formed in the cylinder. The cylinder has the upper and lower slits with different lengths to control heating distribution of the heating part.

Description

진공 가열 증착용 가열부 {Heater for vacuum thermal evaporation}Heater for vacuum thermal evaporation

도 1은 종래의 필라멘트 방식의 가열부를 도시한 사시도1 is a perspective view showing a heating unit of a conventional filament method

도 2는 종래의 흑연 판 히터를 도시한 정면도Figure 2 is a front view showing a conventional graphite plate heater

도 3은 본 발명의 제 1 실시예를 도시한 사시도3 is a perspective view showing a first embodiment of the present invention;

도 4는 본 발명의 제 2 실시예를 도시한 사시도4 is a perspective view showing a second embodiment of the present invention;

도 5는 본 발명의 제 3 실시예를 도시한 정면도5 is a front view showing a third embodiment of the present invention.

본 발명은 진공 가열 증착 장치에서 증착 물질이 담기는 도가니를 측면에서 가열하기 위해 사용되는 가열부에 관한 것으로서, 특히 가열부의 열효율을 높이고 고온의 물질을 증발시킬 수 있는 진공 가열 증착용 가열부에 관한 것이다.The present invention relates to a heating unit used for side heating a crucible containing a deposition material in a vacuum heating evaporation apparatus, and more particularly, to a heating unit for vacuum heating deposition capable of increasing the thermal efficiency of the heating unit and evaporating a high temperature material. will be.

반도체 소자 또는 평판 디스플레이 소자의 제작에 주로 사용되는 진공 가열 증착 방법은 진공의 용기 내의 하부에 증착 물질을 담은 도가니를 설치하고, 도가니를 가열하여 내부의 증착 물질을 증발시켜 상부에 위치한 기판에 증착하는 방식 의 박막 제조 방법이다. Vacuum heating deposition method, which is mainly used in the manufacture of semiconductor devices or flat panel display devices, installs a crucible containing a deposition material in a lower portion of a vacuum container, and heats the crucible to evaporate the deposition material therein and to deposit it on a substrate located thereon. Thin film production method.

이러한 진공 가열 증착 방법에는 도가니와 이를 가열할 수 있는 가열부가 필요한데, 일반적으로 원통형 도가니와 도가니를 감싸는 필라멘트(12) 방식의 가열부를 많이 사용한다. 그런데, 진공 가열은 가열부의 표면에서 방사되는 복사선을 이용하기 때문에 가열부의 표면적이 작은 금속 와이어를 사용하는 필라멘트 방식의 가열부는 그 열효율이 높지 않다. 따라서 1000℃ 이상의 고온에서 증발되는 물질을 증착시키기 위해서는 필라멘트의 온도가 3000℃ 이상의 고온이 되어야 하며, 이 정도 온도에서는 필라멘트를 구성하고 있는 텅스텐, 탄탈륨 등의 금속 자체가 증발하게 된다. 이러한 필라멘트 금속의 증발은 필라멘트 자체의 수명을 줄이기도 하지만 증발된 금속 성분이 가열부의 절연체(11)에 코팅되면 절연 자체가 파괴되어 가열부를 손상시키게 된다. 이러한 이유 때문에 기존의 필라멘트 방식으로는 증발 온도가 1000℃ 이상인 고온의 물질을 증착하기 어렵다.Such a vacuum heating deposition method requires a crucible and a heating part capable of heating the same, and generally a cylindrical crucible and a heating part of the filament 12 method surrounding the crucible are used a lot. By the way, since the vacuum heating uses the radiation radiated | emitted from the surface of a heating part, the heating part of the filament type which uses the metal wire of which the surface area of a heating part is small does not have high thermal efficiency. Therefore, in order to deposit a material that is evaporated at a high temperature of 1000 ° C. or higher, the temperature of the filament must be a high temperature of 3000 ° C. or higher, and at this temperature, metals such as tungsten and tantalum constituting the filament evaporate. The evaporation of the filament metal may reduce the life of the filament itself, but when the evaporated metal component is coated on the insulator 11 of the heating unit, the insulation itself is destroyed to damage the heating unit. For this reason, it is difficult to deposit a high temperature material having an evaporation temperature of 1000 ° C. or higher using a conventional filament method.

실리콘 단결정 제조 등에 사용되는 흑연 판 히터(2)의 경우, 판 모양의 구조로 인해 필라멘트 방식보다 방열 표면적이 넓어지는 효과를 볼 수 있다는 장점이 있기 때문에 고온용 증발원의 가열부로 적용한다면 열효율 면에서 좀 더 개선될 수 있을 것이다. 그러나 판 히터의 경우에도 필라멘트 방식보다는 열효율이 개선될 수 있지만, 고온의 증발원에 적용할 경우 판 히터 자체가 증발되는 것을 막기에는 부족하며 열효율을 좀 더 개선해야만 1000℃ 이상의 증발온도를 가지는 물질을 증발 시킬 수 있다.In the case of the graphite plate heater (2) used in the production of silicon single crystal, the heat dissipation surface area is wider than the filament type due to the plate-like structure. Could be further improved. However, even in the case of a plate heater, the thermal efficiency may be improved rather than the filament method, but when applied to a high temperature evaporation source, the plate heater itself is insufficient to prevent evaporation. You can.

본 발명은 상기의 결점을 해소하기 위한 것으로서, 가열부의 방열 표면적이 높임으로서, 진공 가열 증착에서 열 효율을 높이며, 가열부 자체의 증발을 최소화 할 수 있으며, 고온의 물질을 증발시킬 수 있는 진공 가열 증착용 가열부를 제공하고자 한다. The present invention is to solve the above-mentioned drawback, by increasing the heat dissipation surface area of the heating unit, to increase the thermal efficiency in the vacuum heating deposition, minimize the evaporation of the heating unit itself, vacuum heating capable of evaporating high temperature material To provide a heating portion for deposition.

이러한 본 발명은, 흑연 재질의 원통 모양으로, 내면에 굴곡이 형성되어 있거나 또는, 주름진 금속판이 원통 모양으로 설치되어 있으며; 상단으로부터 하향으로 연장되는 상 슬릿과, 하단으로부터 상방으로 연장되는 하 슬릿이 교차로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 가열 증착용 가열부에 의해 달성된다.The present invention is a cylindrical shape of graphite material, the inner surface is bent, or the corrugated metal plate is provided in a cylindrical shape; An upper slit extending downward from the upper end and a lower slit extending upward from the lower end are achieved by a heating unit for vacuum heating deposition, characterized in that it is formed at the intersection.

본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 상세히 설명하면 다음과 같다.An embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.

도 2에는 종래의 흑연 히터에 대한 사시도가 도시되어 있다. 종래의 흑연 히터는 원통형 모양의 흑연으로 이루어지며, 상단에서 하향으로 연장되는 상 슬릿(21)과 하단에서 상방으로 연장되는 하슬릿(22)이 교차로 형성되어 있으며, 전원 공급 장치와 연결되기 위해 연장된 연결부(23)와 연결용 구멍(24)이 형성되어 있다. 2 is a perspective view of a conventional graphite heater. Conventional graphite heater is made of graphite of cylindrical shape, the upper slit 21 extending downwards from the top and the lower slit 22 extending upwards from the bottom is formed in the intersection, extending to be connected to the power supply The connecting portion 23 and the connecting hole 24 are formed.

이러한 종래의 흑연 히터는 연결부를 통해 전원을 공급하여, 상 슬릿과 하 슬릿에 의해 형성된 지그재그 모양의 흑연에 전류를 흘려 히터 내부의 도가니를 가 열하는 방식으로 동작하게 된다.The conventional graphite heater is operated by supplying power through the connection portion, and heating the crucible inside the heater by passing a current through the zigzag-shaped graphite formed by the upper and lower slits.

도 3에는 상기 종래의 흑연 히터를 개선한 본 발명의 제 1 실시예가 도시되어 있다. 본 발명의 제 1 실시예는 종래의 흑연 히터와 동작 방식은 유사하나, 흑연 히터 내부에 굴곡(35)을 형성하여 내부의 표면적을 최대화한 것이 그 기술상의 특징이다. 종래의 실리콘 단결정 성장 장치에 사용되는 흑연 히터와는 다르게 진공 가열 증착에서 사용되는 가열부는 가열부 표면에서 방사되는 복사선만을 이용하여 내부의 도가니를 가열하기 때문에, 도 3에 도시된 바와 같이 흑연 히터의 내부 표면에 굴곡을 형성하면 가열부의 방열 표면적이 2배 이상 증가하여 열 효율을 최대화 할 수 있는 것이다.3 shows a first embodiment of the present invention which improves on the conventional graphite heater. Although the first embodiment of the present invention is similar in operation to the conventional graphite heater, the technical feature is that the curved surface 35 is formed inside the graphite heater to maximize the surface area therein. Unlike the graphite heater used in the conventional silicon single crystal growth apparatus, since the heating part used in vacuum heating deposition heats the crucible inside by using only radiation radiated from the heating part surface, as shown in FIG. Forming a bend on the inner surface increases the heat dissipation surface area of the heating unit by more than two times to maximize the thermal efficiency.

도 4에는 본 발명의 제 2 실시예가 도시되어 있는데, 본 발명의 제 2 실시예는 상기 제 1 실시예에서의 굴곡이 형성된 흑연 판 대신 주름진 금속판(45)을 이용하는 것을 그 기술상의 특징으로 한다. 굴곡이 형성된 흑연 판과 유사하게 주름진 금속판도 방열 표면적을 최대화 하는 효과를 보일 수 있다.4 shows a second embodiment of the present invention, which is characterized by the use of a corrugated metal plate 45 instead of the curved graphite plate in the first embodiment. Similar to the curved graphite plate, the corrugated metal plate may have an effect of maximizing the heat dissipation surface area.

도 5에는 본 발명의 제 3 실시예가 도시되어 있는데, 도 5에 도시된 바와 같이 상 슬릿(51)과 하 슬릿(52)의 길이를 다르게 하면 가열부의 온도 분포가 달라지게 되며 이에 따라 가열 분포도 달라지게 되는 효과를 가질 수 있다. 진공 가열 증착에 사용되는 도가니 중 일부는 분출부에 특수한 형태의 노즐을 가지는 경우가 있 는데, 분출부 노즐의 온도가 낮을 경우 노즐에서 증발물질이 응축되어 막힐 가능성이 있다. 이 때문에 진공 가열 증착에서는 상부를 더 뜨겁게 가열시킬 수 있는 가열부가 필요한 경우가 있다. 도 5에서와 같이 상 슬릿(51)이 하 슬릿(52)보다 짧은 경우, 가열부의 하부보다 가열부의 상부가 저항이 크기 때문에 가열부의 상부 온도가 하부보다 높아지게 된다. 따라서 도가니의 상부를 더 뜨겁게 가열시키는 효과를 보일 수 있다. FIG. 5 shows a third embodiment of the present invention. As shown in FIG. 5, when the lengths of the upper slit 51 and the lower slit 52 are different, the temperature distribution of the heating part is changed and accordingly, the heating distribution is also different. Can have an effect. Some of the crucibles used for vacuum heating evaporation may have specially shaped nozzles in the ejection section. If the temperature of the ejector nozzles is low, there is a possibility that condensation may evaporate from the nozzles. For this reason, the vacuum heating vapor deposition may require the heating part which can heat an upper part hotter. 5, when the upper slit 51 is shorter than the lower slit 52, the upper temperature of the heating part is higher than the lower part because the upper part of the heating part has a higher resistance than the lower part of the heating part. Therefore, the upper part of the crucible may be heated more hotly.

상기 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구체적으로 설명하기 위한 일례로서, 본 발명의 범위는 상기의 도면이나 실시예에 한정되지 않는다.The above embodiment is an example for describing the technical idea of the present invention in detail, and the scope of the present invention is not limited to the above drawings and embodiments.

이상과 같은 본 발명은 진공 가열 증착에 사용되는 가열부의 방열 표면적을 최대화함으로써, 가열부의 열 효율을 높이고, 가열부 자체의 증발을 방지하고, 고온의 증발온도를 가지는 물질도 증발시킬 수 있고, 도가니의 온도 분포를 조절할 수 있는 효과를 가진다The present invention as described above maximizes the heat dissipation surface area of the heating portion used for vacuum heating deposition, thereby increasing the thermal efficiency of the heating portion, preventing evaporation of the heating portion itself, and evaporating a material having a high temperature evaporation temperature, and crucible Has the effect of adjusting the temperature distribution

Claims (3)

증발물질을 담는 도가니를 측면에서 가열하는 가열부를 구성함에 있어서,In constructing a heating unit for heating the crucible containing the evaporation material from the side, 흑연 재질의 원통 모양으로 내면에 굴곡(35)이 형성되며, 원통의 상단으로부터 하향으로 연장되는 상 슬릿(31)과, 하단으로부터 상방으로 연장되는 하 슬릿(32)이 교차로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 가열 증착용 가열부A curved cylinder 35 is formed on the inner surface of the graphite material, and the upper slit 31 extending downward from the upper end of the cylinder and the lower slit 32 extending upwardly from the lower end are formed in an intersection. Heating part for vacuum heating deposition 증발물질을 담는 도가니를 측면에서 가열하는 가열부를 구성함에 있어서,In constructing a heating unit for heating the crucible containing the evaporation material from the side, 주름진 금속판(45)이 원통 모양으로 설치되어 있으며, 원통의 상단으로부터 하향으로 연장되는 상 슬릿(41)과, 하단으로부터 상방으로 연장되는 하 슬릿(42)이 교차로 형성되는 것을 특징으로 하는 진공 가열 증착용 가열부The corrugated metal plate 45 is provided in a cylindrical shape, and the vacuum heating steam is characterized in that the upper slit 41 extending downward from the upper end of the cylinder and the lower slit 42 extending upward from the lower end are formed at the intersection. Wearable heating parts 상기 1항 또는 2항에 있어서,The method according to claim 1 or 2 above, 상기 상 슬릿(51)과 하 슬릿(52)의 길이를 다르게 하여 가열부의 가열 분포를 조절한 것을 특징으로 하는 진공 가열 증착용 가열부Heating section for vacuum heating deposition, characterized in that the heating distribution of the heating unit is adjusted by varying the length of the upper slit 51 and the lower slit 52.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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