KR20150044961A - 증발원 - Google Patents

Abstract

접촉에 의한 열 변동의 영향이 증착 재료에 전해지기 어려워, 증착 재료의 온도 분포를 균일화할 수 있으며, 증착 재료의 증발량의 안정화를 도모할 수 있는 증발원이 제공된다. 증착 재료(1)가 충전되는 도가니(2)와, 이 도가니(2)를 둘러싸도록 마련된 가열부(3)와, 상기 도가니(2) 및 상기 가열부(3)를 수납 배치하는 수납체(4)로 이루어지는 증발원으로서, 상기 도가니(2)의 외측면의 상기 증착 재료(1)의 충전면(1a)보다 높고 도가니(2)의 개구 위치보다 낮은 위치에 도가니 수취부(5)를 마련하고, 상기 수납체(4)의 내측에 마련되는 도가니 지지부(6)에 의해 상기 도가니 수취부(5)를 지지하여, 상기 도가니(2)의 외측 바닥면이 상기 수납체(4)의 내측 바닥면으로부터 이격된 상태로 상기 도가니(2)를 상기 수납체(4) 내에 수납 배치할 수 있도록 구성한다.

Description

증발원{EVAPORATION SOURCE}

본 발명은 증발원에 관한 것이다.

증착 장치에 있어서는, 증착 시에 도가니 내의 증착 재료의 온도 분포를 균일하게 할 필요가 있다. 그것은, 증착 재료의 증발량과 온도에 상관 관계가 있기 때문이다.

여기서, 도가니 내의 증착 재료의 온도 분포를 균일하게 하기 위해서는, 도가니의 온도 분포가 균일할 필요가 있다. 도가니 내의 증착 재료는, 도가니로부터의 열 전도나 복사를 받기 때문이다.

즉, 증착 재료의 증발량을 균일하게 하기 위해서는, 도가니의 온도 분포를 균일하게 할 필요가 있고, 특히, 도가니의 증착 재료 근방 부분의 온도 분포의 균일화가 중요하다.

또한, 도가니의 온도 분포를 나쁘게 하는 요인으로서는, 도가니가 다른 부재와 접촉하는 것을 들 수 있다. 예컨대, 도가니를 설치할 때에, 도가니 바닥면이 증발원 홀더나 애자에 접촉하면, 접촉부만 온도가 내려간다. 또한, 증발원 홀더나 애자에의 접촉 상태에 따라 접촉 열 저항이 변하기 때문에, 온도가 다양하게 변화한다.

그래서, 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해, 예컨대 특허문헌 1에 개시되는 기술이 제안되어 있다. 이 특허문헌 1에 개시되는 기술은, 가열되는 외부 상자 내에 수납되는 도가니의 바닥면에 다리부를 마련하여, 도가니의 바닥면과 외부 상자의 바닥면 사이에 간격을 마련함으로써, 접촉에 의한 열 변동을 완화시키고자 하는 것이다.

특허문헌 1: 일본 특허 제4696710호 공보

그러나, 상기 특허문헌 1에 있어서는, 다리부가 증착 재료의 바로 아래에 마련되어 있기 때문에, 도가니의 다리부 근방이 다리부를 통한 열 전도에 의해 국소적으로 가열되어, 다리부 근방의 증착 재료의 증발량이 다른 장소에 비하여 증가한다고 생각된다.

그 때문에, 다리부를 마련하는 위치가 도가니 단부였다고 해도, 증발량이 국소적으로 증가하면, 단부 근방의 개구로부터의 증착 재료의 분출량이 증가하여, 막 두께 분포에 불균일성이 생기게 된다.

본 발명은, 전술한 바와 같은 현상을 감안하여 이루어진 것으로, 도가니를, 도가니의 외측면의 증착 재료의 충전면보다 높은 위치에서 지지함으로써, 도가니의 외측 바닥면이 수납체의 내측 바닥면으로부터 이격된 상태로 도가니를 수납체 내에 수납 배치할 수 있고, 또한, 도가니의 수납체와의 접촉부를 증착 재료로부터 떨어진 위치로 할 수 있으며, 접촉에 의한 열 변동의 영향이 증착 재료에 전해지기 어렵게 하고, 증착 재료의 온도 분포를 균일화할 수 있으며, 증착 재료의 증발량의 안정화를 도모할 수 있는 증발원을 제공하는 것을 목적으로 하고 있다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명의 요지를 설명한다.

증착 재료(1)가 충전되는 도가니(2)와, 이 도가니(2)를 둘러싸도록 마련된 가열부(3)와, 상기 도가니(2) 및 상기 가열부(3)를 수납 배치하는 수납체(4)로 이루어지는 증발원으로서, 상기 도가니(2)의 외측면의 상기 증착 재료(1)의 충전면(1a)보다 높고 도가니(2)의 개구 위치보다 낮은 위치에 도가니 수취부(5)를 마련하고, 상기 수납체(4)의 내측에 마련된 도가니 지지부(6)에 의해 상기 도가니 수취부(5)를 지지하여, 상기 도가니(2)의 외측 바닥면이 상기 수납체(4)의 내측 바닥면으로부터 이격된 상태로 상기 도가니(2)를 상기 수납체(4) 내에 수납 배치할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 증발원에 관한 것이다.

또한, 상기 도가니 수취부(5)와 상기 도가니 지지부(6)의 접촉점은, 상기 가열부(3)보다 도가니(2)측에 마련한 것을 특징으로 하는 청구항 1에 기재된 증발원에 관한 것이다.

또한, 증착 재료(1)가 통과하는 개구부(7)를 길이 방향을 따라 복수개 마련한 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 중 어느 1 항에 기재된 증발원에 관한 것이다.

또한, 상기 도가니 수취부(5) 및 상기 도가니 지지부(6)를 각각 복수개 마련한 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 중 어느 1 항에 기재된 증발원에 관한 것이다.

또한, 상기 도가니 수취부(5) 및 상기 도가니 지지부(6)는, 상기 가열부(3)에 의해 가열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 중 어느 1 항에 기재된 증발원에 관한 것이다.

또한, 상기 도가니(2)의 외측면에 상기 수납체(4)의 내측면을 향하여 돌출하는 돌출부(8)를 마련하고, 이 돌출부(8)에 상기 도가니 수취부(5)를 마련한 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 중 어느 1 항에 기재된 증발원에 관한 것이다.

또한, 상기 도가니(2)는 복수의 분할체(2a·2b)를 서로 접촉시켜 형성되고, 이 분할체(2a·2b)들의 접촉부에 시일 부재(9)를 마련한 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 중 어느 1 항에 기재된 증발원에 관한 것이다.

또한, 상기 도가니 수취부(5) 및 상기 도가니 지지부(6)의 온도 조절 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 중 어느 1 항에 기재된 증발원에 관한 것이다.

또한, 상기 도가니 지지부(6)는 상기 가열부(3)인 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 중 어느 1 항에 기재된 증발원에 관한 것이다.

또한, 상기 수납체(4)와 상기 가열부(3) 사이에 열 반사 부재를 마련한 것을 특징으로 하는 청구항 1, 2 중 어느 1 항에 기재된 증발원에 관한 것이다.

본 발명은 전술한 바와 같이 구성하였기 때문에, 접촉에 의한 열 변동의 영향이 증착 재료에 전해지기 어렵게 하고, 증착 재료의 온도 분포를 균일화할 수 있으며, 증착 재료의 증발량의 안정화를 도모할 수 있는 증발원이 된다.

도 1은 실시예 1의 개략 설명 단면도이다.
도 2는 실시예 1의 주요부의 개략 설명 사시도이다.
도 3은 실시예 2의 개략 설명 횡단면도이다.
도 4는 실시예 2의 주요부의 개략 설명 사시도이다.
도 5는 실시예 2의 별도예의 개략 설명 횡단면도이다.
도 6은 실시예 2의 별도예의 주요부의 개략 설명 사시도이다.

적합하다고 생각하는 본 발명의 실시형태를, 도면에 기초하여 본 발명의 작용을 나타내어 간단하게 설명한다.

가열부(3)에 의해 도가니(2)를 가열하여 증착 재료(1)를 증발시켜, 기판 등의 피증착물에 대하여 증착을 행한다.

이때, 도가니(2)의 외측 바닥면과 도가니(2)를 수용하는 수납체(4)의 내측 바닥면은 접촉하지 않고, 또한, 도가니 수취부(5)는 증착 재료(1)의 충전면(1a)보다 높은 위치에 마련하고 있기 때문에, 증착 재료(1)에 대한 도가니(2)의 수납체(4)와의 접촉에 의한 열 변동의 영향을 가급적으로 작게 할 수 있다.

즉, 도가니(2)와 수납체(4)의 접촉부에서는 열 전도에 의해 국부적인 열 변동이 생기지만, 증착 재료(1)의 충전 높이보다 높게 증착 재료(1)로부터 떨어진 위치에서 도가니(2)를 지지하기 때문에, 상기 열 변동이 증착 재료(1)의 증발량에 미치는 영향을 최소한으로 할 수 있다.

따라서, 본 발명은, 가열부(3)에 의해 도가니(2)의 온도 분포를 균일하게 하여 도가니(2)에 충전되는 증착 재료(1)의 온도 분포를 균일하게 하는 것이 가능해져, 증착 재료의 증발량의 안정화를 도모하게 된다.

또한, 예컨대, 증착 재료(1)가 통과하는 개구부(7)를 길이 방향을 따라 복수개 마련한 선형 증발원, 소위 라인 소스의 경우에는, 증착 재료(1)의 증발량이 도가니(2) 내의 위치에 상관없이 균일해지기 때문에, 균일한 막 두께 분포로 성막하는 것이 가능해진다.

또한, 도가니 수취부(5) 및 도가니 지지부(6)는 개구보다 낮은 위치가 되기 때문에, 증착 재료(1)에 의한 오염을 피할 수 있다.

[실시예 1]

본 발명의 구체적인 실시예 1에 대해서 도 1, 2에 기초하여 설명한다.

실시예 1은, 증착 재료(1)가 충전되는 도가니(2)와, 이 도가니(2)를 둘러싸도록 마련된 가열부(3)와, 상기 도가니(2) 및 상기 가열부(3)를 수납 배치하는 수납체(4)로 이루어지는 증발원으로서, 상기 도가니(2)의 외측면의 상기 증착 재료(1)의 충전면(1a)보다 높고 도가니(2)의 개구 위치보다 낮은 위치에 도가니 수취부(5)를 마련하고, 상기 수납체(4)의 내측에 마련된 도가니 지지부(6)에 의해 상기 도가니 수취부(5)를 지지하여, 상기 도가니(2)의 외측 바닥면이 상기 수납체(4)의 내측 바닥면으로부터 이격된 상태로 상기 도가니(2)를 상기 수납체(4) 내에 수납 배치할 수 있도록 구성한 것이다.

구체적으로는, 실시예 1은, 도 1, 2에 도시한 바와 같이, 통형의 도가니(2)를 갖는 증발원이며, 배기 기구를 구비한 진공조 내에, 기판 등의 피증착물과 대향 상태로 마련되는 것이다.

각 부를 구체적으로 설명한다.

도가니(2)는 티탄제이며, 그 상단면에는 원형의 개구부(7)가 마련되어 있다. 또한, 티탄에 한정되지 않고, 탄탈, 몰리브덴 혹은 텅스텐 등, 다른 소재를 이용하여도 좋다.

또한, 실시예 1의 도가니(2)는, 상하로 분할된 분할체들(2a·2b)을 접촉 연결하여 구성하고 있다. 구체적으로는, 분할체들(2a·2b)에 수나사부 및 암나사부를 각각 마련하고, 이들을 나사 결합하여 연결하고 있다. 따라서, 증착 재료(1)를 도가니(2)에 충전할 때, 분할체들(2a·2b)을 분리하여, 개구부(7)를 통하지 않고, 도가니(2)의 바닥부에 직접 증착 재료(1)를 충전할 수 있다.

또한, 증착 재료(1)는 일반적으로는 분상체 혹은 입상체이며, 실시예 1에 있어서는, 이 증착 재료(1)를 도가니(2)에 충전하였을 때의 노출면(상단면)을 충전면(1a)으로 하고 있다.

수납체(4)는 스테인레스제로 상부가 개구된 통형체이며, 내측면에 도가니 지지부(6)가 돌출 설치되어 있다. 또한, 스테인레스제에 한정되지 않고, 알루미늄제로 하여도 좋다.

도가니 지지부(6)는 각봉형으로, 도가니(2)의 외측면에 마련된 도가니 수취부(5)를 지지하는 것이며, 세라믹스 등의 열 전도율이 낮은 재료로 형성된다. 실시예 1에 있어서는, 도가니(2)의 외측면의 증착 재료(1)의 충전면(1a)보다 높고 도가니(2)의 개구 위치보다 낮은 위치에 오목부를 마련하고, 이것을 도가니 수취부(5)로 하고 있다. 구체적으로는, 상측의 분할체(2b)의 하단부에, 도가니 수취부(5)로서의 오목부를 동일 높이 위치에 복수개(도 1, 2에서는 2개) 마련하고, 각각 도가니 지지부(6)에서 지지하는 구성으로 하고 있다. 복수 위치에서 지지하는 구성으로 함으로써, 더욱 안정적으로 도가니(2)를 지지할 수 있다. 또한, 도가니 지지부(6)와 도가니 수취부(5)를 한 쌍만 마련하고, 도가니 지지부(6)의 하나의 지점에서의 외팔보 지지 구조로 하여도, 도가니(2)를 지지하는 기능은 최저한 달성할 수 있다.

실시예 1에 있어서는, 도가니 수취부(5)를 마련하는 위치는, 충전면(1a)의 상단과 도가니(2)의 개구부(7)의 하단의 대략 중간 위치로서, 증착 재료(1)의 증발량에 미치는 영향을 가급적으로 작게 하면서, 도가니(2)의 개구부(7)로부터 도가니 수취부(5) 및 도가니 지지부(6)를 분리하여 오염되기 어렵게 하고 있다.

가열부(3)로서는, 일반적인 시스 히터를 채용하고 있다. 이 가열부(3)는, 도가니(2)와 수납체(4) 사이에 마련하고 있다. 구체적으로는, 도가니 지지부(6)가 통과하는 일부를 제외하고, 도가니(2)의 측면 및 바닥면을 둘러싸도록 마련하여, 도가니 수취부(5) 및 도가니 지지부(6)가, 가열부(3)에 의해 가열되도록 구성하고 있다. 따라서, 도가니 수취부(5) 및 도가니 지지부(6)도 가열부(3)에 의해 가열됨으로써, 도가니 지지부(6)와 접촉하는 것에 의한 도가니 수취부(5) 근방의 열 변동, 즉, 도가니 수취부(5) 근방의 온도 저하가 억제된다.

또한, 도가니 수취부(5)와 도가니 지지부(6)의 접촉점은, 가열부(3)의 내면보다 도가니(2)측에 마련되게 된다. 따라서, 도가니(2)는 외부의 열 변동을 도가니 지지부(6)의 접촉을 통해 받게 되어, 외부의 열 변동의 영향을 받기 어려워진다. 즉, 예컨대, 가열부(3)보다 외측에 도가니 수취부(5)와 도가니 지지부(6)의 접촉점이 있는 경우[도가니(2)의 일부가 가열부(3)의 외측에 존재하는 경우], 도가니(2)의 일부가 가열부(3)의 외부의 영향을 받아, 그 열 변동은 도가니(2)의 열 전도로 도가니(2) 내에 전해지기 때문에, 열 변동의 영향을 받기 쉬워진다.

또한, 도가니 수취부(5) 및 도가니 지지부(6)의 온도 조절 기구를 구비한 구성으로 하여도 좋고, 이 경우에는, 도가니 수취부(5) 근방의 열 변동이 한층 더 억제된다.

또한, 도가니 지지부(6)를 상기 가열부(3)로 구성하여도 좋고, 이 경우도, 도가니 수취부(5) 근방의 열 변동이 한층 더 억제된다.

또한, 후술하는 실시예 2와 같이, 도가니(2)에 돌출부(8)를 마련하는 구성으로 하여도 좋고, 이 경우도, 도가니 수취부(5) 근방의 열 변동이 한층 더 억제된다.

또한, 수납체(4)와 가열부(3) 사이에, 가열부(3)를 둘러싸도록 열 반사 부재(리플렉터)를 마련하는 구성으로 하여도 좋고, 이 경우에는, 한층 더 양호하게 가열부(3)에 의해 도가니(2)를 가열하는 것이 가능해진다.

따라서, 실시예 1에 따르면, 가열부(3)에 의해 도가니(2)의 온도 분포를 균일하게 하여 도가니(2)에 충전되는 증착 재료(1)의 온도 분포를 균일하게 하는 것이 가능해져, 증착 재료의 증발량의 안정화를 도모하게 된다.

[실시예 2]

본 발명의 구체적인 실시예 2에 대해서 도 3∼6에 기초하여 설명한다.

실시예 2는, 도 3, 4에 도시한 바와 같이, 상단면에 개구부(7)를 길이 방향을 따라 복수개 마련한, 이 개구부(7)의 병설 방향으로 긴 도가니(2)를 구비한 선형 증발원이다.

실시예 2는, 도가니(2)의 외측면에 수납체(4)의 내측면을 향하여 돌출하는 돌출부(8)를 마련하고, 이 돌출부(8)에 도가니 수취부(5)를 마련하고 있다. 구체적으로는, 돌출부(8)를 미리 정해진 간격으로 복수개 마련하고 있다.

또한, 실시예 2에 있어서는, 도가니(2)는, 상하의 분할체들(2a·2b)을, 그 대향면을 접촉시킨 상태로 볼트(10) 및 너트(11)를 이용하여 연결하여 구성하고 있다. 구체적으로는, 볼트(10)를, 돌출부(8)에 마련한 삽입 관통 구멍에 삽입 관통시키고 너트(11)를 나사 결합시킴으로써 분할체들(2a·2b)을 연결하고 있다.

또한, 돌출부(8)의 돌출 단부에 도가니 수취부(5)로서의 오목부를 마련하고 있다. 또한, 이 오목부의 폭[도가니 지지부(6)와의 간극]은, 도가니(2)의 열에 의한 신장을 고려하여 이 신장을 허용하도록 부위마다 적절하게 설정한다.

실시예 2는, 돌출부(8)를 마련함으로써, 도가니(2)의 증착 재료(1)로부터 더욱 떨어진 위치에 도가니 수취부(5)를 마련하는 것이 가능해져, 돌출부(8)로부터 도가니 지지부(6)로의 열 전도에 의한 온도 저하의 영향을 효과적으로 완화하는 것이 가능해진다.

또한, 가열부(3)는, 돌출부(8)의 상하면 및 [도가니 지지부(6)가 통과하는 일부를 제외하고] 돌출 단부면도 둘러싸도록 마련하고 있다. 따라서, 돌출부(8)를 마련하지 않는 경우에 비하여, 도가니 수취부(5)가 가열되는 표면적이 확대되며, 이 점으로부터도, 돌출부(8)로부터 도가니 지지부(6)로의 열 전도에 의한 온도 저하의 영향을 효과적으로 완화하는 것이 가능해진다.

따라서, 실시예 2에 따르면, 가열부(3)에 의해 도가니(2)의 온도 분포를 균일하게 하여 도가니(2)에 충전되는 증착 재료(1)의 온도 분포를 균일하게 하는 것이 가능해져, 증착 재료(1)의 증발량이 도가니(2) 내의 위치에 상관없이 균일해지기 때문에, 균일한 막 두께 분포로 성막하는 것이 가능해진다.

또한, 실시예 2는 전술한 바와 같이 돌출부(8)를 구성하고 있지만, 도 5, 6에 나타낸 별도예와 같이 구성하여도 좋다. 즉, 돌출부(8)를 도가니(2)의 외측면에 플랜지형으로 둘레에 설치하는 구성으로 하여도 좋다. 도 5, 6 중, 도면 부호 12·13은, 분할체들(2a·2b)을 연결한 볼트(10)의 머리부 및 꼬리부, 그리고 너트(11)를 수납하는 수납 오목부이다.

또한, 이 별도예에서는, 분할체들(2a·2b)의 접촉부인 대향면 사이에 시일 부재(9)를 마련하여, 증착 재료(1)의 누설을 한층 더 양호하게 저지할 수 있는 구성으로 하고 있다.

그 나머지는 실시예 1과 동일하다.

또한, 본 발명은, 실시예 1, 2에 한정되는 것이 아니며, 각 구성 요건의 구체적 구성은 적절하게 설계할 수 있는 것이다.

Claims (10)

1. 증착 재료가 충전되는 도가니와, 이 도가니를 둘러싸도록 마련된 가열부와, 상기 도가니 및 상기 가열부를 수납 배치하는 수납체로 이루어지는 증발원으로서, 상기 도가니의 외측면의 상기 증착 재료의 충전면보다 높고 도가니의 개구위치보다 낮은 위치에 도가니 수취부를 마련하고, 상기 수납체의 내측에 마련된 도가니 지지부에 의해 상기 도가니 수취부를 지지하여, 상기 도가니의 외측 바닥면이 상기 수납체의 내측 바닥면으로부터 이격된 상태로 상기 도가니를 상기 수납체 내에 수납 배치할 수 있도록 구성한 것을 특징으로 하는 증발원.
2. 제 1항에 있어서,
   상기 도가니 수취부와 상기 도가니 지지부의 접촉점은, 상기 가열부보다 도가니측에 마련되는 것을 특징으로 하는 증발원.
3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   증착 재료가 통과하는 개구부를 길이 방향을 따라 복수개 마련한 것을 특징으로 하는 증발원.
4. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 도가니 수취부 및 상기 도가니 지지부를 각각 복수개 마련한 것을 특징으로 하는 증발원.
5. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 도가니 수취부 및 상기 도가니 지지부는, 상기 가열부에 의해 가열되도록 구성되는 것을 특징으로 하는 증발원.
6. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 도가니의 외측면에 상기 수납체의 내측면을 향하여 돌출하는 돌출부를 마련하고, 이 돌출부에 상기 도가니 수취부를 마련한 것을 특징으로 하는 증발원.
7. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 도가니는 복수의 분할체를 서로 접촉시켜 형성되고, 이 분할체들의 접촉부에 시일 부재를 마련한 것을 특징으로 하는 증발원.
8. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 도가니 수취부 및 상기 도가니 지지부의 온도 조절 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 증발원.
9. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
   상기 도가니 지지부는 상기 가열부인 것을 특징으로 하는 증발원.
10. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 수납체와 상기 가열부 사이에 열 반사 부재를 마련한 것을 특징으로 하는 증발원.

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