KR20140141197A - 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템 - Google Patents

유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템에 관한 것이며, 본 발명의 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템은 액체 상태의 유체를 공급하는 유체 공급부와 상기 유체 공급부를 통해 상기 액체 상태의 유체를 내부로 공급받으며, 상기 액체 상태의 유체와 벽면상에서 접촉하여 가열함으로써 상기 액체 상태의 유체를 기화시키는 기화발생부와 자기장의 변화를 통해 상기 기화발생부에 유도전류를 발생시킴으로써 상기 기화발생부의 온도를 상기 액체 상태의 유체의 기화 온도 이상으로 조절하는 유도가열부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
따라서, 본 발명에 의하면, 유도 가열을 통해 액체 상태의 유체를 효과적으로 기화시킬 수 있는 유도가열을 이용한 모노머 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템이 제공된다.

Description

유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템{APPARATUS FOR VAPORIZATION USING INDUCTION HEATING AND SYSTEM FOR VACCUM DEPOSITION INCLUDING THE SAME}
본 발명은 유도가열을 이용한 모노머 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유도 가열을 통해 액체 상태의 유체를 효과적으로 기화시킬 수 있는 유도가열을 이용한 모노머 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템에 관한 것이다.
액체에 대한 플래쉬 증착 방법은 초음파 스프레이 노즐을 이용하여 액체를 미세한 크기의 액적으로 분무화시키고 높은 온도로 유지되는 용기로 분산시킨다. 이러한 액적들은 용기의 벽과 접촉시 바로 기체 상태로 변화한다. 이 과정은 액체 상태의 모노머가 분리되거나 증류되는 것을 방지하고, 기체 상태(vapor phase)의 균일한 액체 조성물을 유지하며, 모노머의 중합반응(polymerization)을 방지한다. 이러한 플래쉬 증착 과정은 미국 등록 특허 4,954,371호에 개시되어 있다.
미국 등록 특허 4,954,371호에서는 균일한 크기의 액적을 연속적으로 기화 온도 이상으로 유지되는 물질의 표면으로 분사하여 기화시키는 것을 주된 발명의 목적으로 한다.
여기서, 분사되는 액적으로 모노머를 사용하게 되면 기화 온도 이상의 일정한 온도로 유지되는 표면을 형성하는 것이 중요하며, 기화 온도보다 낮은 온도로 표면이 유지되면 액체 상태의 모노머는 서로 결합하여 폴리머가 된다. 결합된 폴리머의 기화 온도는 모노머의 기화 온도보다 더 높기 때문에 더욱 기화되기 어려우며 이는 결국 고체화되어 표면을 오염시키며, 오염된 표면은 열저항이 크기 때문에 고체화가 더 활발히 발생하여 표면의 오염이 가속화된다.
더욱이, 액체 상태의 모노머가 기화될 때, 많은 기화열을 필요로 하기 때문에 표면에 충분한 열이 제공되지 않으면 표면 온도가 다시 감소하게 되며, 이는 결국 표면이 오염되는 결과를 초래한다.
따라서, 액체 상태의 모노머가 기화되는 상황에서도 표면의 온도를 기화온도 이상으로 일정하게 유지할 수 있도록 신속하게 표면을 가열할 수 있는 방법에 대해 많은 연구가 진행되고 있다.
[관련선행문헌] 미국등록특허 4,954,371호
따라서, 본 발명의 목적은 이와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 신속하게 액상의 모노머를 기화온도 이상으로 가열함으로써 액상의 모노머의 기화율을 향상시킬 수 있는 유도가열을 이용한 모노머 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템을 제공함에 있다.
상기 목적은, 본 발명에 따라, 액체 상태의 유체를 공급하는 유체 공급부; 상기 유체 공급부를 통해 상기 액체 상태의 유체를 내부로 공급받으며, 상기 액체 상태의 유체와 벽면상에서 접촉하여 가열함으로써 상기 액체 상태의 유체를 기화시키는 기화발생부; 자기장의 변화를 통해 상기 기화발생부에 유도전류를 발생시킴으로써 상기 기화발생부의 온도를 상기 액체 상태의 유체의 기화 온도 이상으로 조절하는 유도가열부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 유도가열부는, 상기 기화발생부의 외측에 마련되며, 인가되는 전압 또는 전류의 변화를 통해 자기장을 발생시켜 상기 기화발생부의 온도를 상기 액체 상태의 유체의 기화 온도 이상으로 유지시키는 인덕션 코일(induction coil); 상기 인덕션 코일에 전압 또는 전류를 인가하는 전원부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기화발생부의 표면 온도를 상기 액체 상태의 유체의 기화 온도보다 높은 상태로 유지하도록 상기 전원부로부터 상기 인덕션 코일에 제공되는 전압 또는 전류의 크기를 변동시키는 제어부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 기화발생부의 외면상에 마련되며, 상기 기화발생부에서 외부로 열전달이 발생하는 것을 방지하는 단열부;를 더 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 기화발생부는 내부식성 소재로 마련되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 기화발생부는 내부식성 소재로 마련되며, 상기 액체 상태의 유체와 접촉하여 상기 액체 상태의 유체를 가열하는 접촉 부재; 상기 접촉 부재의 외측에 마련되며, 유도가열에 의한 가열량을 증가시키도록 고저항 부재로 마련되는 발열 부재; 상기 접촉 부재와 상기 절연 부재 사이에 구비되며, 상기 발열 부재로부터 상기 접촉 부재로의 열전달이 향상되도록 열전도성 소재로 마련되는 열전도부;를 포함하는 것이 바람직하다.
또한, 상기 접촉 부재, 상기 발열 부재 및 상기 열전도부는 클래딩 또는 용접으로 접합하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 기화발생부는 내부가 진공으로 유지되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 액체 상태의 유체는 모노머, 용질 및 광 이니시에이터(initiatior)를 포함하는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 목적은, 본 발명에 따라, 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 유도가열을 이용한 기화 장치; 기판; 상기 유도가열을 이용한 기화 장치를 통해 기화된 유체를 제공받아 기판상에 분사하는 노즐부; 상기 기판 및 상기 노즐부를 내부에 수용하며, 내부가 진공상태로 유지되는 진공챔버;를 포함하는 진공증착시스템에 의해 달성된다.
본 발명에 따르면, 유도가열을 통해 기화발생부의 온도를 액체 상태의 유체의 기화 온도보다 높은 상태로 유지함으로써 효과적으로 액체 상태의 유체를 기화시킬 수 있는 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템가 제공된다.
또한, 유도가열부에 제공되는 전압 또는 전류의 변동량 또는 주파수를 조절함으로써 유도가열량, 기화발생부의 온도 또는 가열의 깊이 조절이 용이하다.
또한, 액체 상태의 유체가 기화되는 기화발생부의 표면에서도 열을 발생시킬 수 있으므로 유체의 기화시 기화발생부로부터 흡수되는 열을 신속하게 보충할 수 있다.
또한, 유도가열부 자체가 가열되는 것은 아니므로 화상 등과 같이 사용자에게 발생가능한 위험요소를 제거할 수 있다.
또한, 기화발생부를 접촉 부재, 열전달부, 전기절연 부재의 구조로 형성함으로써 유도가열에 의해 발생하는 열을 유체 측으로 신속히 전달할 수 있다.
또한, 단열부를 통해 몸체부로부터 외부로 전달되는 열의 발생을 최소화시킴으로써 불필요한 에너지 소모를 방지할 수 있다.
또한, 균일하게 기화된 유체를 기판상에 증착시킴으로서 증착 정도를 향상시킬 수 있는 진공증착시스템가 제공된다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화장치를 개략적으로 도시한 절개사시도이고,
도 2는 도 1의 유도가열을 이용한 기화장치에서 기화발생부(A)를 개략적으로 도시한 단면도이고,
도 3은 도 1의 유도가열을 이용한 기화장치에서 유도가열부를 통해 자기장이 발생되고, 자기장에 의해 기화발생부의 표면에 유도전류가 발생하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 4는 도 1의 유도가열을 이용한 기화장치에서 액체 상태의 유체가 기화발생부와 접촉한 후 기화되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화장치를 개략적으로 도시한 절개사시도이고,
도 6은 도 5의 유도가열을 이용한 기화장치에서 유도가열부를 통해 자기장이 발생되고, 자기장에 의해 기화발생부의 표면에 유도전류가 발생하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고,
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화장치를 개략적으로 도시한 절개사시도이고,
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 진공증착장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
설명에 앞서, 여러 실시예에 있어서, 동일한 구성을 가지는 구성요소에 대해서는 동일한 부호를 사용하여 대표적으로 제1실시예에서 설명하고, 그 외의 실시예에서는 제1실시예와 다른 구성에 대해서 설명하기로 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 제1실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템에 대하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화장치를 개략적으로 도시한 절개사시도이고, 도 2는 도 1의 유도가열을 이용한 기화장치에서 기화발생부를 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 1 또는 도 2를 참조하면, 본 발명의 제1실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템(100)은 진공상태로 유지되는 기화발생부 내측으로 제공되는 액체 상태의 유체를 기화발생부의 내벽면과 접촉시킴으로써 기화시키는 것으로서, 기화발생부(110)와 유체공급부(120)와 유도가열부(130)와 단열부(140)와 제어부(150)를 포함한다.
상기 기화발생부(110)는 내부에 진공으로 유지되는 중공부(111)가 형성되어, 후술할 유체공급부(120)로부터 공급받은 액체 상태의 유체를 기화시키는 공간으로 본 발명의 제1실시예에 따르면 기화발생부(110)는 실린더형으로 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
여기서, 기화된 유체를 배출하기 위한 유로(112)가 추가적으로 마련될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편 기화발생부(110)는 후술할 유도가열부(130)을 통해 유도가열된 내벽면에서 유체 공급부(120)로부터 공급되는 액체 상태의 유체와 접촉하여 액체 상태의 유체를 가열하여 기화시킨다.
즉, 기화발생부(110), 바람직하게는 기화발생부(110)와 액체 상태의 유체가 접촉하는 표면은 액체 상태의 유체의 기화 온도보다 높은 온도로 유지됨으로써 액체 상태의 유체가 기화발생부(110)와 접촉하여 기화발생부(110)로부터 열을 전달받아 기화된다.
여기서, 기화발생부(110)는 후술할 유도가열부(130)에 의해 유도전류가 발생하여 가열될 수 있도록 전류가 흐를 수 있으며, 전기저항이 있는 소재인 금속 재질로 마련될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 기화발생부(110)의 발열에 있어서 자화손실에 의한 발열이 추가되어 발열이 용이할 수 있도록 기화발생부(110)가 투자율이 큰 소재로 마련되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 기화발생부(110)는 열전도에 있어서 열이 신속하게 액체 상태의 유체로 전달되도록 기화발생부(110)는 열전도율이 큰 소재로 마련되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 기화발생부(110), 적어도 액체 상태의 유체와 접촉하는 기화발생부(110)의 내벽면은 유체의 상태변화에 의해 부식되지 않도록 내부식성 소재로 마련되는 것이 바람직하나 이에 제한되는 것은 아니다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 기화발생부(110)는 표면으로부터 접촉 부재(113), 열전도부(114) 및 절연 부재(115) 순으로 형성되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 접촉 부재(113)는 액체상태의 유체와 접촉하여 가열 및 기화시키는 것으로서, 액체상태의 유체와 접촉 및 상태 변화가 일어날 경우에 발생가능한 부식을 방지하기 위하여 스테인리스(stainless)와 같은 내부식성이 있는 안정적인 물질을 사용하나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 열전도부(114)는 접촉 부재(113)와 기화발생부(110) 사이에 구비되며, 액체 상태의 유체가 기화시 접촉 부재(113) 측으로부터 이탈되는 열을 신속히 보충하기 위해 열전달률이 높은 알류미늄(aluminum)과 같은 소재로 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 발열 부재(115)는 기화발생부(110)와 열전도부(114) 사이에 마련되며, 후술할 유도가열부(130)를 통해 발생하는 자기장에 의한 유도가열시 가열량을 향상시키기 위해 철(steel), 탄소(carbon), 주석(tin) 또는 텅스텐(tongsten)과 같이 전기저항이 큰 물질로 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
한편, 상술한 접촉 부재(113), 열전도부(114) 및 발열 부재(115)는 용접을 하거나 또는 클래딩(cladding) 접합으로 접합될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
다만, 상술한 접촉 부재(113), 열전도부(114) 및 발열 부재(115)를 접합시킴으로써 액체 상태의 유체의 기화에 의한 흡열반응시 기화발생부(110)의 표면으로 신속히 열을 전달할 수 있어 기화발생부(110)의 온도를 거의 항상, 바람직하게는 항상 액체 상태의 유체의 기화 온도보다 높은 상태로 유지할 수 있다.
상기 유체공급부(120)는 액체 상태의 유체를 기화발생부(110) 내부로 제공하는 것이다.
본 발명의 제1실시예에 따르면, 유체공급부(120)는 미세한 크기의 액적을 연속적으로 분사하기 위해 수십 khz의 진동수로 진동하여 액체 상태의 유체를 마이크로 또는 나노 수준의 입자 크기로 분사할 수 있는 초음파 스프레이 노즐(Ultrasonic spray nozzle:USN)로 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한 본 발명의 제1실시예에서 유체공급부(120)를 통해 기화발생부(110) 내부로 제공되는 유체는 모노머, 용징 및 광 이니시에이터(initiator)를 포함하는 유체로 마련되나 이에 제한되는 것은 아니며, 올리고머, 레진 등을 포함하는 다양한 유체에 사용될 수 있다.
상기 유도가열부(130)는 인가되는 전압 또는 전류의 변동을 통해 발생한 자기장에 의해 기화발생부(110)를 유도가열시키는 것으로서 인덕션 코일(induction coil)(131)과 전원부(132)를 포함한다.
상기 인덕션 코일(induction coil)(131)은 기화발생부(110)의 외측에 마련되며, 후술할 전원부(132)로부터 전압 또는 전류를 인가받아 기화발생부(110)가 유도가열을 통해 가열되도록 자기장을 발생시키는 것이다.
인덕션 코일(induction coil)(131)에 인가되는 전압 또는 전류의 크기 변동에 의해 자기장이 발생하는 것은 주지한 기술이므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
또한, 인덕션 코일(131)에 의해 발생되는 자기장의 영향을 받아 기화발생부(110)가 유도가열되는 과정도 주지한 기술이므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다만, 본 발명의 제1실시예에 따르면 인덕션 코일(131)은 기화발생부(110)의 외주면에 나선방향을 따라 마련됨으로써, 인덕션 코일(131)에 의해 발생되는 자기장이 기화발생부(110)의 외면을 균일하게 가열할 수 있도록 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
또한, 인덕션 코일(131)의 회전수는 인덕션 코일(131)로부터 발생하는 자기장의 세기에 영향을 미치므로 기화시키고자 하는 액체 상태의 유체의 기화 온도를 고려하여 적절히 선택가능하다.
상기 전원부(132)는 인덕션 코일(131)에 전압 또는 전류를 제공하는 것으로서, 본 발명의 제1실시예에 따르면 교류전압기로 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 단열부(140)는 기화발생부(110)의 외면상에 마련되어 유도가열부(130)에 의해 기화발생부(110) 내부, 더 바람직하게는 기화발생부(110) 측에 발생하는 열이 외부로 배출되는 것을 방지하고 전기적 안정성을 유지하는 것이다.
여기서, 단열부(140)는 기화발생부(110)와 외부와의 열전달을 단열시킬 수 있을 뿐만 아니라, 절열시킬 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 제어부(150)는 유도가열부(130)에 제공되는 전압 또는 전류의 변동량을 조절하여 유도가열부(130)에 의해 발생하는 자기장의 세기를 조절하는 것이다.
여기서, 기화발생부(110)의 발열량은 유도가열부(130)에 의해 발생되는 자기장의 세기 및 주파수와 관련되므로 자기장의 세기 또는 주파수를 조절함으로써 기화발생부(110)의 발열량이 조절되며, 이러한 자기장의 세기 또는 주파수는 유도가열부(130)에 인가되는 전압 또는 전류의 변화량 또는 주파수에 의해 조절된다.
이러한 원리는 주지한 원리인 패러데이의 법칙(Faraday's law)으로 증명되므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다.
지금부터는 상술한 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템의 제1실시예의 작동에 대하여 설명한다.
도 3은 도 1의 유도가열을 이용한 기화장치에서 유도가열부를 통해 자기장이 발생되고, 자기장에 의해 기화발생부의 표면에 유도전류가 발생하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이고, 도 4는 도 1의 유도가열을 이용한 기화장치에서 액체 상태의 유체가 기화발생부와 접촉한 후 기화되는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 기화발생부(110)의 외면상에 마련된 인덕션 코일(131)에 전류 또는 전압이 인가되면 자기장(B)이 기화발생부(110)에 형성되게 형성되고 기화발생부(110)의 표면으로부터 지수함수의 형태로 감소하는 2차 전류 또는 와류(I)를 생성하여 기화발생부(110)가 유도가열된다.
여기서, 지수함수의 형태는 기화발생부(110) 소재가 가지는 저항률 및 투자율, 전원부(132)로부터 공급되는 전류 또는 전압의 주파수 등에 의해 결정되며, 이러한 지수함수 형태에 따라 가열의 깊이가 정해진다. 여기서, 가열의 깊이는 90% 정도의 2차전류 또는 와류가 형성되는 깊이로 정의한다.
따라서, 기화발생부(110)의 소재의 선택 및 유도가열부(130)에 제공되는 전류 또는 전압의 주파수를 조절하여 가열의 깊이를 조절할 수 있다. 이러한, 가열의 깊이를 조절함으로써 액체 상태의 유체가 기화하는 기화발생부(110)의 내벽면과 근접하는 영역에서도 2차전류 또는 와류가 형성시켜 발열시킬 수 있다. 이를 통해, 액체 상태의 유체를 신속하게 기화시킬 수 있다.
한편, 자기장 변화에 따라 기화발생부(110)에 발생하는 2차전류는 기화발생부(110)의 벽면에서 나선방향을 따라 회전하되 그 회전 방향은 반시계방향이나 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 이는 유도가열부(230)에 흐르는 전류의 방향 및 전류 세기의 변화 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
한편, 가열의 깊이를 낮게 하면, 2차 전류 또는 와류가 발생하는 영역의 부피가 작아짐으로써 저항이 커져 용이한 가열이 가능하다. 이를 통해, 발열 부재(115)가 형성된 영역에서 중점적으로 2차 전류 또는 와류가 발생하도록 조절하여 발열량을 향상시킨 후 이를 접촉 부재(113) 측으로 전달하여 액체 상태의 유체의 기화율을 향상시킨다.
여기서, 기화발생부(110)의 온도, 적어도 기화발생부(110)의 표면 온도는 유체공급부(120)로부터 제공되는 액체 상태의 유체의 기화 온도보다 높은 온도로 유지되도록 가열되는 것이 바람직하다.
도 4를 참조하면, 기화발생부(110)가 가열된 상태에서 액체 상태의 유체가 유체 공급부(120)를 통해 기화발생부(110) 내부로 제공되고 기화발생부(110)를 향하여 유동하며, 결국 기화발생부(110)의 표면에 액체 상태의 유체가 접촉한다.
액체 상태의 유체와 이의 기화 온도 이상으로 가열된 기화발생부(110)가 접촉함으로써 열이 기화발생부(110)로부터 액체 상태의 유체로 전도(conduction)되며, 액체 상태의 유체는 기화되어 증발한다.
여기서, 기화발생부(110)는 액체 상태의 유체로부터 열을 흡수당함으로써 액체 상태의 유체의 기화 온도 이하로 떨어질 수 있으며, 이때 제어부(150)를 통해 전원부(142)의 전압 변동량 또는 변동 주기를 조절함으로써 기화발생부(110)의 온도가 적어도 액체 상태의 유체의 기화 온도로 유지되도록 가열한다.
즉, 제어부(150)를 통해 전원부(142)를 제어하여 인덕션 코일(141)로부터 발생하는 자기장 변화량을 적절히 조절함으로써 기화발생부(110)의 온도를 액체 상태의 유체의 기화 온도 이상으로 유지할 수 있다.
또한, 기화발생부(110)가 액체 상태의 유체와 접촉함으로써 열전도를 통해 직접 액체 상태의 유체를 가열함으로써 기화율을 크게 향상시킬 수 있으며, 기화발생부(110)의 온도 유지 컨트롤을 용이하게 조절할 수 있다.
한편, 기화발생부(110)를 통해 기화된 유체는 유로(112)를 통해 배출된다.
다음으로 본 발명의 제2실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템에 대하여 설명한다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화장치를 개략적으로 도시한 절개사시도이고, 도 6은 도 5의 유도가열을 이용한 기화장치에서 유도가열부를 통해 자기장이 발생되고, 자기장에 의해 기화발생부의 표면에 유도전류가 발생하는 모습을 개략적으로 도시한 도면이다.
도 5 또는 도 6을 참조하면, 본 발명의 제2실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템(200)는 진공상태로 유지되는 기화발생부 내측으로 제공되는 액체 상태의 유체를 기화발생부의 내벽면과 접촉시킴으로써 기화시키는 것으로서, 기화발생부(110)와 유체공급부(120)와 유도가열부(230)와 단열부(140)와 제어부(150)를 포함한다.
상기 기화발생부(110) 및 유체공급부(120)는 상술한 제1실시예에서와 동일한 기능을 수행하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
상기 유도가열부(230)는 인가되는 전압 또는 전류의 변동을 통해 발생한 자기장에 의해 기화발생부(110)를 유도가열시키는 것으로서 인덕션 코일(induction coil)(231)과 전원부(132)를 포함한다.
상기 인덕션 코일(231)은 기화발생부(110)의 외측에 마련되며, 후술할 전원부(132)로부터 전압 또는 전류를 인가받아 기화발생부(110)가 유도가열을 통해 가열되도록 자기장을 발생시키는 것이다.
다만, 본 발명의 제2실시예에 따르면 인덕션 코일(231)은 기화발생부(110)의 하부에 평판형의 코일로 마련됨으로서 평면 형태의 기화발생부(110) 하면을 균일하게 가열할 수 있도록 마련되나 이에 제한되는 것은 아니다.
여기서, 기화발생부(110)의 하면에 형성되는 2차전류는 나선방향을 따라 회전하되 그 회전방향은 반시계방향으로 형성되나 이에 제한되는 것은 아니다. 다만, 이는 유도가열부(230)에 흐르는 전류의 방향 및 전류 세기의 변화 등에 따라 달리 설정될 수 있다.
한편, 제1실시예와 제2실시예에서 인덕션 코일(131,231)은 구비되는 위치가 상이할 뿐, 그 기능은 동일하므로 여기서는 자세한 설명은 생략한다.
다만, 인덕션 코일(231)로부터 발생하는 자기장이 기화발생부(110), 바림직하게는 기화발생부(110) 측에 집중되도록 인덕션 코일(231)의 중심이 기화발생부(110)의 중심축 상에 위치하도록 마련될 수 있으나 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 전원부(132)는 제1실시예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
상기 단열부(140) 및 제어부(150)도 제1실시예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
또한, 상술한 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템의 제2실시예의 작동도 제1실시예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다음으로 본 발명의 제3실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템에 대하여 설명한다.
도 7은 본 발명의 제3실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화장치를 개략적으로 도시한 절개사시도이다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 제3실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템(300)는 유도발생부가 기화발생부의 외면 및 하부에 마련되어 유도가열 발생을 크게 향상시키는 것으로 기화발생부(110)와 유체공급부(120)와 유도가열부(330)와 단열부(140)와 제어부(150)를 포함한다.
상기 기화발생부(110) 및 유체공급부(120)는 상술한 제1실시예에서와 동일한 기능을 수행하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
상기 유도가열부(330)는 인가되는 전압 또는 전류의 변동을 통해 발생한 자기장에 의해 기화발생부(110)를 유도가열시키는 것으로서 인덕션 코일(induction coil)(331)과 전원부(332)를 포함한다.
상기 인덕션 코일(331)은 기화발생부(110)의 외측에 마련되며, 후술할 전원부(332)로부터 전압 또는 전류를 인가받아 기화발생부(110)가 유도가열을 통해 가열되도록 자기장을 발생시키는 것이다.
다만, 본 발명의 제3실시예에 따르면 인덕션 코일(331)은 기화발생부(110)의 외면상에 나선방향을 따라 마련되는 제1 인덕션 코일(331a) 및 기화발생부(110)의 하부에 평판형으로 마련되는 제2 인덕션 코일(332b)를 포함하여 기화발생부(110)를 전면적으로 균일하게 가열할 수 있다.
상기 전원부(132)는 제1실시예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
상기 단열부(140) 및 제어부(150)도 제1실시예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다만, 제어부(150)를 통해 인덕션 코일(331)로 제공되는 전압 또는 전류를 제어할 시, 제1 인덕션 코일(331a)과 제2 인덕션 코일(332b)로 제공되는 전압 또는 전류를 다르게 조절할 수 있다.
즉, 제1 인덕션 코일(331a)에 의해 중점적으로 가열되는 영역은 기화가열부(110)의 내측벽 부분이고, 제2 인덕션 코일(331b)에 의해 중점적으로 가열되는 영역은 기화가열부(110)의 내측 하면 부분이다.
여기서, 액체 상태의 유체가 주로 접촉하는 영역은 기화발생부(110)의 하면 부분이고 기화발생부(110)의 내측 벽면 부분에선 상대적으로 기화가 덜 발생하므로, 기화가열부(110)의 내측 하면 부분이 기화가열부(110)의 내측벽 부분보다 더 가열되도록 제1 인덕션 코일(331a) 및 제2 인덕션 코일(332b)을 다르게 조절할 수 있다.
또한, 상술한 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템의 제3실시예의 작동도 제1실시예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
다음으로 본 발명의 제4실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템에 대하여 설명한다.
도 8은 본 발명의 제4실시예에 따른 진공증착장치를 개략적으로 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 제4실시예에 따른 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템(400)는 상술한 제1실시예, 제2실시예 또는 제3실시예에서 설명한 유도가열을 이용한 기화장치를 통해 기화된 유체를 제공받아 기판상에 증착시키는 것으로서, 유도가열을 이용한 기화장치(100, 200, 300)와 기판(S)과 노즐부(410)와 진공챔버(420)를 포함한다.
상기 유도가열을 이용한 기화장치(100 ,200, 300)에 대해서는 제1실시예, 제2실시예 및 제3실시예에서 설명하였으므로 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 다만, 제1실시예에 사용된 유도가열을 이용한 기화장치(100)를 기준으로 설명한다.
상기 기판(S)은 유도가열을 이용한 기화장치(100)로부터 기화된 유체가 증착되는 매개체이다.
상기 노즐부(410)는 유로(112)와 연결되며, 유도가열을 이용한 기화장치(100)로부터 기화된 유체를 공급받아 기판(S)을 향하여 분사하는 것이다.
여기서, 유도가열을 이용한 기화장치(100)로부터 유체는 균일하게 기화되기 때문에 노즐부(410)를 통해 기판(S)상에 균일하게 증착될 수 있다.
상기 진공챔버(420)는 상술한 기판(S) 및 노즐부(410)를 내부에 수용하는 것으로서, 노즐부(410)로부터 분사되는 유체가 기판(S)상에 적절히 증착되도록 내부가 진공상태를 유지한다.
한편, 진공챔버(420)의 측면에는 기판(S)이 유출입할수 있는 개폐구(미도시)가 별도로 마련될 수 있다.
지금부터는 상술한 유도가열을 이용한 기화 장치 및 이를 구비한 진공증착시스템의 제4실시예의 작동에 대하여 설명한다.
유도가열을 이용한 기화장치(100)에서 액체 상태의 유체가 기화되는 과정은 제1실시예, 제2실시예 또는 제3실시예에서 설명한 것과 동일하므로 여기서는 자세한 설명을 생략한다.
상술한 유도가열을 이용한 기화장치(100)를 통해 기화된 유체는 유로(112)를 통해 진공챔버(420) 내부에 마련된 노즐부(410) 측으로 유동한다.
노즐부(410)에서는 기화된 유체를 다시 기판(S)상으로 분사하여 기화된 유체를 기판(S)에 증착시킨다.
이때, 기판(S) 및 노즐부(410)를 수용하는 진공챔버(420)는 진공상태를 유지함으로써 불순물이 기화된 유체와 함께 증착되는 것을 방지할 수 있다.
본 발명의 권리범위는 상술한 실시예에 한정되는 것이 아니라 첨부된 특허청구범위 내에서 다양한 형태의 실시예로 구현될 수 있다. 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 변형 가능한 다양한 범위까지 본 발명의 청구범위 기재의 범위 내에 있는 것으로 본다.
100: 유도가열을 이용한 기화장치 110: 기화발생부
120: 유체공급부 130: 유도가열부
140: 단열부 150: 제어부
200: 유도가열을 이용한 기화장치 230: 유도가열부
300: 유도가열을 이용한 기화장치 330: 유도가열부
400: 유도가열을 이용한 기화장치 및 이를 구비하는 진공증착시스템
410: 노즐부 420: 진공챔버

Claims (10)

  1. 액체 상태의 유체를 공급하는 유체 공급부;
    상기 유체 공급부를 통해 상기 액체 상태의 유체를 내부로 공급받으며, 상기 액체 상태의 유체와 벽면상에서 접촉하여 가열함으로써 상기 액체 상태의 유체를 기화시키는 기화발생부;
    자기장의 변화를 통해 상기 기화발생부에 유도전류를 발생시킴으로써 상기 기화발생부의 온도를 상기 액체 상태의 유체의 기화 온도 이상으로 조절하는 유도가열부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 유도가열부는,
    상기 기화발생부의 외측에 마련되며, 인가되는 전압 또는 전류의 변화를 통해 자기장을 발생시켜 상기 기화발생부의 온도를 상기 액체 상태의 유체의 기화 온도 이상으로 유지시키는 인덕션 코일(induction coil); 상기 인덕션 코일에 전압 또는 전류를 인가하는 전원부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 기화발생부의 표면 온도를 상기 액체 상태의 유체의 기화 온도보다 높은 상태로 유지하도록 상기 전원부로부터 상기 인덕션 코일에 제공되는 전압 또는 전류의 크기를 변동시키는 제어부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 기화발생부의 외면상에 마련되며, 상기 기화발생부에서 외부로 열전달이 발생하는 것을 방지하는 단열부;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 기화발생부는 내부식성 소재로 마련되는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 기화발생부는 내부식성 소재로 마련되며, 상기 액체 상태의 유체와 접촉하여 상기 액체 상태의 유체를 가열하는 접촉 부재; 상기 접촉 부재의 외측에 마련되며, 유도가열에 의한 가열량을 증가시키도록 고저항 부재로 마련되는 발열 부재; 상기 접촉 부재와 상기 절연 부재 사이에 구비되며, 상기 발열 부재로부터 상기 접촉 부재로의 열전달이 향상되도록 열전도성 소재로 마련되는 열전도부;를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 접촉 부재, 상기 발열 부재 및 상기 열전도부는 클래딩 또는 용접으로 접합하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 기화발생부는 내부가 진공으로 유지되는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 액체 상태의 유체는 모노머, 용질 및 광 이니시에이터(initiatior)를 포함하는 것을 특징으로 하는 유도가열을 이용한 기화 장치.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 기재된 유도가열을 이용한 기화 장치;
    기판;
    상기 유도가열을 이용한 기화 장치를 통해 기화된 유체를 제공받아 기판상에 분사하는 노즐부;
    상기 기판 및 상기 노즐부를 내부에 수용하며, 내부가 진공상태로 유지되는 진공챔버;를 포함하는 진공증착시스템.
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