KR20130028410A - Thermal evaporator - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A thermal evaporation device is provided to improve the utilization efficiency of an expensive evaporation material by installing a metal heater of a plate shape and to enable the evaporation material to evaporate on a base to be uniform and reproducible. CONSTITUTION: A thermal evaporation device comprises a supporting material, a heater, and a jig for mounting a base. The heater heats the supporting material containing evaporation materials. The jig is formed to be movable in the front side and around the supporting material. The heater is a metal heater of a plate shape which is installed in a revolution shaft of the base to be in parallel, and the supporting material is arranged on the front side of the metal heater. [Reference numerals] (AA) Plate-shaped metal heater; (BB) Carrier; (CC) Carrier support

Description

열증착 장치{Thermal Evaporator}Thermal Evaporator

본 발명은 기존의 텅스텐 필라멘트나 몰리브덴 보트 대신에 판형의 금속히터를 사용하여 증착 편차율을 감소시킨 열증착 장치에 관한 것으로서, 상세하게는 기재의 공전축에 평행하게 설치된 판형의 금속히터와 상기 판형의 금속히터 전면에 위치한 담체를 이용한 열증착 장치에 대한 것이다. 본 발명의 열증착 장치를 사용하여, 증착물질의 사용 효율을 증가시키고 기재에 증착물질을 균일하고 재현성 있게 증착시킬 수 있다.
The present invention relates to a thermal evaporation apparatus using a plate-shaped metal heater instead of conventional tungsten filament or molybdenum boat to reduce deposition variation. The thermal deposition apparatus using a carrier located on the front of the metal heater. Using the thermal evaporation apparatus of the present invention, it is possible to increase the use efficiency of the deposition material and to deposit the deposition material on the substrate uniformly and reproducibly.

스마트폰의 경우 전면의 강화유리 전체를 입력수단으로 사용하기 때문에 강화유리 전면이 내지문성 표면을 가지며, 스마트폰의 수요가 증대됨에 따라 대량으로 내지문성 표면을 제조할 수 있는 방법이 개발되어 왔다. In the case of a smartphone, since the entire tempered glass is used as an input means, the front of the tempered glass has an anti-fingerprint surface, and as the demand of the smart phone increases, a method of manufacturing a non-fingerprint surface in large quantities has been developed.

종래의 내지문 표면 코팅 방법으로는 스퍼터링(Sputtering), 전자빔 증착(E-beam evaporation), 펄스파 레이저 증착(PLD;Pulsed Laser Deposition), 열증착(Thermal Evaporation) 등이 알려져 있으며, 이 중에서 열증착법은 공정이 단순하고 증착속도가 빠르며 장비의 가격이 상대적으로 저렴하다는 장점이 있다. Conventional anti-fingerprint coating methods are known, such as sputtering, E-beam evaporation, Pulsed Laser Deposition (PLD), Thermal Evaporation, etc. The advantage is that the process is simple, the deposition rate is fast, and the cost of the equipment is relatively low.

종래의 열증착 장치는 생산성을 위해 중앙에 히터 및 담체를 놓고, 상기 히터 및 담체 주변에 기재를 배열한 형태이며, 중앙에 설치된 히터로 담체를 가열하여 담체에 함유된 증착물질을 증발시켜 기재 표면에 증착한다. 이때 기재는 생산성을 더욱 높이기 위하여 공전 또는 공자전시킬 수 있다. 일반적으로 사용되는 히터와 담체는 도 1a, 2a와 같이 텅스텐 필라멘트나, 몰리브덴 보트 상에 다공성 세라믹 또는 금속으로 이루어진 담체를 올려놓은 형태이다. The conventional thermal evaporation apparatus has a heater and a carrier in the center for productivity, and a substrate is arranged around the heater and the carrier, and the substrate is heated by evaporating the deposition material contained in the carrier by heating the carrier with a centrally installed heater. To be deposited on. At this time, the substrate may be revolved or revolved to further increase the productivity. Commonly used heaters and carriers are those in which a carrier made of a porous ceramic or metal is placed on a tungsten filament or molybdenum boat as shown in FIGS. 1A and 2A.

그러나, 상기와 같은 형태는 도 1b, 2b에서와 같이 담체가 히터 위에 올려져 있어 증착물질의 50% 이하만 가까이 위치한 기재 방향으로 향하게 되며, 나머지 50% 증착물질은 담체 및 히터를 중심으로 배열된 공전 지그의 직경 정도의 거리를 지나 반대편 기재 표면에 도달하게 된다. However, as shown in FIGS. 1B and 2B, the carrier is mounted on the heater so that only 50% or less of the deposition material is directed toward the substrate, and the remaining 50% of the deposition material is arranged around the carrier and the heater. A distance about the diameter of the idler jig is reached to reach the opposite substrate surface.

이 과정에서 증착물질의 사용 효율이 떨어질 뿐만 아니라 불순물과 반응하여 증착 품질을 전반적으로 저하시키게 된다. 또한, 종래의 히터들은 히터 구조로 인해 기재 표면 상하의 고른 증착이 어려우며, 특히 보트 형태의 히터는 증착 편차가 매우 크다는 문제점이 있다.
In this process, not only the use efficiency of the deposition material decreases but also reacts with impurities, thereby lowering the overall deposition quality. In addition, the conventional heaters are difficult to evenly deposit on the upper and lower surfaces of the substrate due to the heater structure, and in particular, the heater of the boat type has a problem that the deposition variation is very large.

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 기존의 텅스텐 필라멘트나 몰리브덴 보트 대신에 판형의 금속히터를 도입하여 증착 품질을 향상시키고 증착 편차율을 감소시킬 수 있는 열증착 장치를 제공하는데 그 목적이 있다.
The present invention was devised to solve the above problems, and provides a thermal evaporation apparatus capable of improving deposition quality and reducing deposition deviation rate by introducing a plate-shaped metal heater instead of the conventional tungsten filament or molybdenum boat. There is a purpose.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 증착물질을 함유한 담체, 상기 담체를 가열하는 텅스텐 필라멘트나 몰리브덴 보트, 상기 담체 전면에서 이동할 수 있도록 형성된 기재탑재용 지그를 포함하는 열증착 장치에 있어서, 기존의 텅스텐 필라멘트나 몰리브덴 보트를 기재의 공전축에 평행하게 설치된 판형의 금속히터로 대체하였으며, 상기 판형의 금속히터의 전면에 상기 담체를 위치시켰다. In order to achieve the above object, the present invention provides a thermal evaporation apparatus comprising a carrier containing a deposition material, a tungsten filament or molybdenum boat for heating the carrier, a jig for mounting the substrate is formed to move from the front of the carrier The conventional tungsten filament or molybdenum boats were replaced with plate-shaped metal heaters installed parallel to the revolving axis of the substrate, and the carrier was placed in front of the plate-shaped metal heaters.

또한, 본 발명의 열증착 장치는 상기 판형의 금속히터 전면에 상기 담체를 위치시키기 위하여 지지대를 형성할 수 있으며, 상기 판형의 금속히터와 담체 사이의 밀착성을 높이기 위하여 상기 판형의 금속히터 전면에 담체 지지용 스프링을 형성할 수도 있다. 이때, 상기 담체의 스프링에 대한 탈착이 용이하도록, 상기 담체의 단면이 사다리꼴 형태인 것이 바람직하다. 그리고, 상기 담체에 상기 판형의 금속히터 일측에 끼울 수 있는 고리 구조를 형성할 수도 있다 .In addition, the thermal evaporation apparatus of the present invention may form a support for positioning the carrier on the front surface of the plate-shaped metal heater, the carrier on the front surface of the plate-shaped metal heater to increase the adhesion between the plate-shaped metal heater and the carrier It is also possible to form a support spring. At this time, it is preferable that the cross section of the carrier has a trapezoidal shape so that the carrier is easily detached to the spring. In addition, the carrier may form a ring structure that can be fitted to one side of the plate-shaped metal heater.

한편, 상기 담체의 열전도성을 향상시키기 위하여, 상기 담체는 금속 입자 또는 금속 와이어를 혼합한 세라믹 재질로 제작될 수 있으며, 이때 상기 담체의 전기 절연성을 유지하기 위하여, 상기 금속 입자 또는 금속 와이어의 직경이 1um ~ 0.1mm 이고, 상기 금속 입자 또는 금속 와이어의 함량은 1~50vol%인 것이 바람직하다. On the other hand, in order to improve the thermal conductivity of the carrier, the carrier may be made of a ceramic material mixed with metal particles or metal wire, in this case, in order to maintain the electrical insulation of the carrier, the diameter of the metal particles or metal wire The 1um ~ 0.1mm, the content of the metal particles or metal wire is preferably 1 ~ 50vol%.

또한, 상기 담체를 열전도율이 다른 2종류 이상의 다공성 물질로 구성하고 각각의 다공성 물질에 서로 다른 증착물질을 함유시켜, 히터 가열시 시차를 두고 서로 다른 물질이 기재에 증착되도록 할 수 있다. In addition, the carrier may be composed of two or more kinds of porous materials having different thermal conductivity and contain different deposition materials in each porous material, so that different materials may be deposited on the substrate with a time difference when heating the heater.

그리고, 상기 금속히터의 수명을 연장하기 위하여, 상기 히터 표면에는 TiN, TiAlN, CrC 또는 CrN 중 어느 하나를 증착시킬 수 있으며, 상기 기재는 다양한 박막 증착 제품에 사용될 수 있으며, 바람직하게는 스마트폰 전면의 강화유리에 내지문 물질을 증착하는데 사용될 수 있다.
In order to extend the life of the metal heater, any one of TiN, TiAlN, CrC, or CrN may be deposited on the heater surface, and the substrate may be used in various thin film deposition products, preferably, the front of the smartphone. It can be used to deposit a fingerprint on tempered glass of.

본 발명의 열증착 장치는 판형의 금속히터를 도입하여 고가의 증착물질의 사용 효율을 증가시키고 기재에 증착물질을 균일하고 재현성 있게 증착시킬 수 있다. 또한, 기화된 증착물질이 담체에 가까이 위치한 기재 방향으로만 전부 향하게 되므로 증착물질 내의 불순물 함량을 줄이고 증착 품질을 향상시킬 수 있다.
The thermal evaporation apparatus of the present invention may introduce a plate-shaped metal heater to increase the use efficiency of expensive deposition materials and to deposit the deposition materials on the substrate uniformly and reproducibly. In addition, since the vaporized deposition material is directed toward the substrate located close to the carrier, it is possible to reduce the content of impurities in the deposition material and improve the deposition quality.

도 1a, 도 1b - 종래의 텅스텐 필라멘트 히터와 담체의 사용 형태 및 증착 과정을 보여주는 개념도
도 2a, 도 2b - 종래의 몰리브덴 보트 히터와 담체의 사용 형태 및 증착 과정을 보여주는 개념도
도 3a, 도 3b - 본 발명의 일실시예인 지지대를 이용한 판형 히터의 사용형태 및 증착 과정을 보여주는 개념도
도 4a, 도 4b - 본 발명의 일실시예인 스프링을 이용한 판형 히터의 사용형태 및 증착 과정을 보여주는 개념도
도 5a, 도 5b - 본 발명의 일실시예인 고리구조를 이용한 판형 히터의 사용형태 및 증착 과정을 보여주는 개념도
도 6 - 본 발명의 일실시예인 금속입자를 포함한 다공성 세라믹 재질로 이루어진 담체의 개념도
도 7 - 본 발명의 일실시예인 서로 다른 열전도율을 가진 다공성 물질로 구성된 담체의 개념도
1A, 1B-a conceptual diagram showing the use form and deposition process of a conventional tungsten filament heater and carrier
2a, 2b-conceptual diagram showing the use form and deposition process of a conventional molybdenum boat heater and carrier
Figure 3a, Figure 3b-conceptual diagram showing the usage and deposition process of the plate-shaped heater using a support that is an embodiment of the present invention
Figure 4a, Figure 4b-conceptual diagram showing the use form and deposition process of the plate-shaped heater using an embodiment of the present invention
5a, 5b-conceptual diagram showing the use form and deposition process of the plate-shaped heater using the ring structure of an embodiment of the present invention
6-Conceptual view of a carrier made of a porous ceramic material including a metal particle of an embodiment of the present invention
7-Conceptual view of a carrier composed of porous materials having different thermal conductivity, which is an embodiment of the present invention

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. Prior to this, terms or words used in the present specification and claims should not be construed as being limited to ordinary or dictionary meanings, but should be construed as meanings and concepts consistent with the technical spirit of the present invention.

본 발명은 종래의 증착물질을 함유한 담체, 상기 증착물질이 함유된 담체를 가열하는 히터, 상기 담체 전면에서 이동할 수 있도록 형성된 기재탑재용 지그를 포함하는 열증착 장치에 있어서, 상기 히터가 기재의 공전축에 평행하게 설치된 판형의 금속히터이고, 상기 판형의 금속히터의 전면에 상기 담체가 위치하는 것을 특징으로 한다. The present invention provides a thermal evaporation apparatus comprising a carrier containing a conventional deposition material, a heater for heating the carrier containing the deposition material, and a substrate mounting jig formed so as to be movable on the entire surface of the carrier. The plate-shaped metal heater is installed parallel to the revolution axis, characterized in that the carrier is located on the front surface of the plate-shaped metal heater.

즉, 본 발명의 열증착 장치는 도 3~5에서 볼 수 있듯이 기존의 텅스텐 필라멘트나 몰리브덴 보트를 기재의 공전축에 평행하게 설치된 판형의 금속히터로 대체하였으며, 상기 판형의 금속히터의 전면에 상기 담체를 위치시켰다. That is, the thermal evaporation apparatus of the present invention replaced the conventional tungsten filament or molybdenum boat with a plate-shaped metal heater installed parallel to the revolving axis of the substrate, as shown in Figures 3 to 5, the front surface of the plate-shaped metal heater The carrier was positioned.

도면에서 볼 수 있듯이, 담체 뒷면은 판형 금속히터로 막혀 있기 때문에 히터에 의해 가열되어 기화된 증착물질은 담체 전면으로 분사되어 가장 가까이 위치한 기재 방향으로만 향하게 된다. As can be seen in the figure, since the back side of the carrier is blocked by a plate-shaped metal heater, the vaporized deposition material heated by the heater is sprayed to the front of the carrier and directed only toward the nearest substrate.

따라서, 종래의 열증착 장치와 달리 증착물질이 반대편 기재 표면에 도달하여 불순물이 함유될 가능성이 적어지며, 기재 표면 상하의 고른 증착이 가능해진다. Therefore, unlike the conventional thermal evaporation apparatus, the deposition material reaches the opposite substrate surface and is less likely to contain impurities, and even deposition above and below the substrate surface becomes possible.

한편, 담체를 판형의 금속히터 전면에 위치시키기 위하여, 담체를 잡아주는 다양한 수단을 적용할 수 있다. 일 실시예로서, 도 3a, 3b와 같이 판형 금속히터에 담체를 잡아줄 수 있는 지지대를 설치할 수 있으며, 도 4a, 4b와 같이 판형 금속히터에 스프링을 설치하여 히터와 담체 간의 밀착성을 향상시킬 수 있다. 이때, 상기 담체의 스프링에 대한 탈착이 용이하도록, 상기 담체의 단면이 사다리꼴 형태가 되도록 형성할 수 있다. On the other hand, in order to position the carrier in front of the plate-shaped metal heater, various means for holding the carrier can be applied. As an embodiment, as shown in FIGS. 3A and 3B, a support for holding a carrier may be installed in the plate-shaped metal heater, and springs may be installed in the plate-shaped metal heater as shown in FIGS. 4A and 4B to improve adhesion between the heater and the carrier. have. In this case, the carrier may be formed to have a trapezoidal cross section so that the carrier may be easily detached from the spring.

또한, 도 5a, 5b와 같이 상기 담체에 상기 판형의 금속히터 일측에 끼울 수 있도록 고리 구조를 만들 수 있으며, 이 경우 판형 금속히터의 구조가 단순하여 히터의 수명을 연장할 수 있다. In addition, as shown in FIGS. 5A and 5B, a ring structure may be formed in the carrier to be fitted to one side of the plate-shaped metal heater, and in this case, the plate-shaped metal heater may have a simple structure to extend the life of the heater.

본 발명의 열 증착 장치에 사용되는 담체는 열전도성을 향상시키기 위하여 도 6에서와 같이 일반적인 세라믹 재질의 담체에 금속 입자 혹은 와이어를 혼합하여 성형할 수 있다. 다만, 히터와 담체 간의 접촉으로 인한 전기저항 변화와 이로 인한 가열 불균일, 증착 재현성 저하 등을 방지하기 위하여 담체의 전기 절연성은 유지되어야 하며, 따라서 상기 금속 입자 또는 와이어의 직경은 1um ~ 0.1mm 이고 조성은 1~50vol%인 것이 바람직하다. The carrier used in the thermal evaporation apparatus of the present invention may be molded by mixing metal particles or wires with a support of a general ceramic material, as shown in FIG. 6, in order to improve thermal conductivity. However, in order to prevent electrical resistance change due to contact between the heater and the carrier, resulting in heating unevenness, deterioration in deposition reproducibility, the electrical insulation of the carrier must be maintained, and thus the diameter of the metal particles or wires is 1 μm to 0.1 mm It is preferable that it is 1-50 vol%.

이렇게 제작된 담체의 공극률은 5~30% 인 것이 바람직하며, 본 발명에서 사용되는 금속 성분은 고열에서 기화되지 않아야 하므로 저융점 금속인 인듐, 주석, 아연, 납, 알루미늄 등은 피하는 것이 바람직하다. The porosity of the carrier thus prepared is preferably 5 to 30%, and since the metal component used in the present invention should not be vaporized at high heat, it is preferable to avoid indium, tin, zinc, lead, aluminum, etc., which are low melting points.

또한, 본 발명의 열 증착 장치에 사용되는 담체는 도 7에서와 같이 열전도율이 다른 2종류 이상의 다공성 물질로 구성할 수 있으며, 각각의 다공성 물질에 서로 다른 증착물질을 함유시켜 가열시 시차를 두고 서로 다른 증착물질을 기재에 증착시킬 수 있다. In addition, the carrier used in the thermal evaporation apparatus of the present invention may be composed of two or more kinds of porous materials having different thermal conductivity, as shown in Figure 7, each containing a different deposition material in each porous material with a time difference upon heating Other deposition materials can be deposited on the substrate.

한편, 본 발명의 판형의 금속히터의 수명을 연장하기 위하여, 상기 히터 표면에 TiN, TiAlN, CrC, CrN 등의 내산화성 물질을 코팅하는 것이 바람직하다. 본 발명의 열증착 장치는 모든 박막 증착 제품에 적용될 수 있으며, 바람직하게는 스마트폰 전면의 강화유리에 내지문 물질을 증착하는데 사용될 수 있다. On the other hand, in order to extend the life of the plate-shaped metal heater of the present invention, it is preferable to coat an oxidation resistant material such as TiN, TiAlN, CrC, CrN on the heater surface. The thermal evaporation apparatus of the present invention can be applied to all thin film deposition products, and preferably can be used for depositing antifouling material on the tempered glass on the front of the smartphone.

본 발명은 상술한 특정의 실시예 및 설명에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능하며, 그와 같은 변형은 본 발명의 보호 범위 내에 있게 된다.The present invention is not limited to the above-described specific embodiments and descriptions, and various modifications can be made to those skilled in the art without departing from the gist of the present invention claimed in the claims. And such modifications are within the scope of protection of the present invention.

Claims (10)

증착물질을 함유한 담체, 상기 증착물질이 함유된 담체를 가열하는 히터, 상기 담체를 중심으로 담체 전면에서 이동할 수 있도록 형성된 기재탑재용 지그를 포함하는 열증착 장치에 있어서,
상기 히터가 기재의 공전축에 평행하게 설치된 판형의 금속히터이고, 상기 판형의 금속히터 전면에 상기 담체가 위치하는 것을 특징으로 하는 열증착 장치.
A thermal deposition apparatus comprising a carrier containing a deposition material, a heater for heating the carrier containing the deposition material, and a substrate mounting jig formed so as to move around the carrier around the carrier.
And said heater is a plate-shaped metal heater provided in parallel to the revolution axis of the substrate, and said carrier is located on the front surface of said plate-shaped metal heater.
제1항에 있어서,
상기 판형의 금속히터 전면에 상기 담체를 위치시키기 위한 지지대가 형성되는 것을 특징으로 하는 열증착 장치.
The method of claim 1,
And a support for positioning the carrier on the front surface of the plate-shaped metal heater.
제1항에 있어서,
상기 판형의 금속히터와 담체 사이의 밀착성을 높이기 위하여, 상기 판형의 금속히터 전면에 담체 지지용 스프링이 형성되는 것을 특징으로 하는 열증착 장치.
The method of claim 1,
In order to improve the adhesion between the plate-shaped metal heater and the carrier, the thermal evaporation apparatus, characterized in that the carrier support spring is formed on the front surface of the plate-shaped metal heater.
제3항에 있어서,
상기 담체의 스프링에 대한 탈착이 용이하도록, 상기 담체의 단면이 사다리꼴 형태인 것을 특징으로 하는 열증착 장치.
The method of claim 3,
Thermal evaporation apparatus, characterized in that the cross-section of the carrier is trapezoidal shape so that the carrier is easily detached to the spring.
제1항에 있어서,
상기 담체에 상기 판형의 금속히터 일측에 끼울 수 있는 고리 구조가 형성된 것을 특징으로 하는 열증착 장치.
The method of claim 1,
Thermal evaporation apparatus characterized in that the ring structure which can be fitted to one side of the plate-shaped metal heater on the carrier.
제1항에 있어서,
상기 담체의 열전도성을 향상시키기 위하여, 상기 담체가 금속 입자 또는 금속 와이어를 혼합한 세라믹 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 열증착 장치.
The method of claim 1,
In order to improve the thermal conductivity of the carrier, the carrier is a thermal deposition apparatus, characterized in that made of a ceramic material mixed with metal particles or metal wire.
제6항에 있어서,
상기 담체의 전기 절연성을 유지하기 위하여, 상기 금속 입자 또는 금속 와이어의 직경이 1um ~ 0.1mm 이고, 상기 금속 입자 또는 금속 와이어의 함량은 1~50vol%인 것을 특징으로 하는 열증착 장치.
The method according to claim 6,
In order to maintain the electrical insulation of the carrier, the diameter of the metal particles or metal wire is 1um ~ 0.1mm, the content of the metal particles or metal wire is 1 to 50vol%, the thermal evaporation apparatus.
제1항에 있어서,
상기 담체가 열전도율이 다른 2종류 이상의 다공성 물질로 구성되고 각각의 다공성 물질에 서로 다른 증착물질이 함유되어, 히터 가열시 시차를 두고 서로 다른 물질이 기재에 증착되는 것을 특징으로 하는 열증착 장치.
The method of claim 1,
The carrier is composed of two or more kinds of porous materials having different thermal conductivity, and each porous material contains a different deposition material, the thermal vapor deposition apparatus characterized in that different materials are deposited on the substrate with a time difference when heating the heater.
제1항에 있어서,
상기 금속히터의 수명을 연장하기 위하여, 상기 히터 표면에 TiN, TiAlN, CrC 또는 CrN 중 어느 하나가 코팅된 것을 특징으로 하는 열증착 장치.
The method of claim 1,
In order to extend the life of the metal heater, the thermal evaporation apparatus characterized in that any one of TiN, TiAlN, CrC or CrN is coated on the heater surface.
제1항에 있어서,
상기 기재가 스마트폰 전면의 강화유리이고, 상기 증착물질이 내지문 물질인 것을 특징으로 하는 열증착 장치.

The method of claim 1,
And the base material is tempered glass on the front of the smartphone, and the deposition material is a fingerprint material.

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