KR20170056375A - 클로깅 현상을 방지하기 위한 증발원 - Google Patents

Abstract

본 발명은 클로깅 현상을 방지하기 위한 증발원에 관한 것으로, 증착물질이 수용되는 도가니와, 상기 도가니의 상부에 설치되어 상기 증착물질을 기판상에 고르게 분사하기 위한 홀과, 상부에 형성된 씨드(Seed)가 굴러 떨어져서 포집될 수 있는 포집홈이 구비되는 디퓨저와, 상기 디퓨저의 중앙에 설치되고, 상면에 씨드 형성을 방지하기 위한 오목한 홈이 형성되는 디퓨저 헤드와, 상기 도가니에 수용된 증착물질이 확산 배출되어 상기 기판에 증착되도록 도가니를 가열시키는 적어도 하나 이상의 가열체와, 상기 도가니의 외연에 설치된 가열체를 감싸도록 설치되는 적어도 하나 이상의 냉각장치와, 상기 가열체로부터 외측 방향으로의 복사 열전달을 차폐시키기 위해 상기 냉각장치와 가열체 사이에 설치되는 적어도 하나 이상의 리플렉터와, 상기 가열체와 리플렉터 사이에 삽입되는 구조로 설치되며, 상기 가열체의 열을 상기 디퓨저에 열전도 방식으로 전달하도록 상기 디퓨저와 일부분이 접촉하게 설치되는 셀링을 포함함으로써, 증발원의 상부 또는 디퓨저의 하부에 생기는 클로깅을 방지하여 박막 증착 효율과 물질의 사용 효율을 증대시킴과 아울러 기판상에 증착되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있고, 댐에 클로깅이 발생하더라도 댐에 생기는 씨드를 포집할 수 있다.

Description

클로깅 현상을 방지하기 위한 증발원{Evaporation Source for Preventing Clogging}

본 발명은 클로깅 현상을 방지하기 위한 증발원에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 디퓨저 헤드 상부에 공간을 만들어 증발원의 상부에 생기는 클로깅을 방지함으로써, 박막 증착 효율과 물질의 사용 효율을 증대시킴과 아울러 기판상에 증착되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있고, 댐에 클로깅이 발생하더라도 댐에 생기는 씨드를 포집할 수 있는 구조를 가지는 증발원에 대한 것이다.

기판에 박막을 형성하는 일반적인 방법으로는 진공 증착법(evaporation), 이온 플래이팅법(ion-plating) 및 스퍼터링(sputtering)법과 같은 물리 기상 증착법(PVD)과, 그리고 가스 반응에 의한 화학 기상 증착(CVD)법 등이 있다. 이중에서 유기전계발광소자의 유기막, 전극 등과 같은 박막을 형성하는 데에는 진공 증착법이 주로 사용된다. 상기 진공 증착법에 사용되는 증발원으로는 간접 가열 방식(또는 유도 가열 방식)의 증발원(effusion cell)이 사용되고 있다.

상기 진공 증착법은 진공챔버의 하부에 구비되는 증발원과 그 상부에 성막용 기판을 설치하여 박막을 형성하는 것으로서, 진공 증착법을 이용한 박막 형성장치의 개략적인 구성을 살펴보면, 진공챔버에 연결된 진공펌프가 존재하며 이를 이용하여 진공챔버의 내부를 일정한 진공 분위기로 유지시킨 후, 진공챔버의 하부에 배치된 증발원으로부터 박막재료인 증착물질을 증발시키도록 구성된다.

상기 증발원은 그 내부에 박막재료인 증착물질이 수용되는 도가니(crucible)와, 상기 도가니의 외주면에 감겨져 전기적으로 가열하는 가열장치로 구성된다. 따라서, 상기 가열장치의 온도가 상승함에 따라 상기 도가니도 함께 가열되어 일정온도가 되면 증착물질이 증발되기 시작한다.

상기 진공챔버의 내부에는 증발원의 상부로부터 일정거리 떨어진 곳에 박막이 형성될 성막용 기판이 위치하게 된다. 따라서, 상기 도가니로부터 증발된 증착물질은 성막용 기판으로 이동되어 흡착, 증착, 재증발 등의 연속적 과정을 거쳐 성막용 기판 위에 고체화되어 얇은 박막을 형성한다.

또한, 상기 증착장치는 증발원의 도가니를 흑연 등의 물질로 형성하고 도가니의 내부에 수용되는 증착물질을 증발시켜 성막용 기판에 증착시키기 위하여 상부가 개방되며, 상기 증착물질을 기판상에 고르게 분사하기 위한 디퓨저와, 분사 시 증착물질을 가이드를 할 수 있는 셀링(Cell Ring) 등이 설치된다.

하지만, 통상의 도가니는 상기 셀링이 냉각 자켓에 설치되어 도가니 내부에서 증발되어 기판으로 이동되는 증착물질이 상기 셀링에 접촉하게 되면 급격한 온도변화에 의해 응축되는 현상이 발생되었다. 이로 인해 셀링에 물질이 성장하여 클로깅이 발생되는 문제점이 있었다.

또한, 디퓨저의 하부 또는 상부는 가열수단인 히터로부터 떨어져 있으므로 낮은 온도 구배에 의해 물질이 성장하여 클로깅이 발생하는 문제점이 있었다. 즉, 디퓨저의 하부 또는 상부는 온도차가 발생하며, 이로 인해 승화 또는 기화된 증착물질은 디퓨저의 하부 또는 상부 주변에서 고체화되어 클로깅(clogging) 현상이 발생되는 것이다. 이에 따라 안정적인 증착 공정이 이루어지지 않고 박막 증착 효율과 물질의 사용 효율을 저하시키는 문제점이 있었던바, 이에 대한 대안이 요구되는 상황이다.

대한민국공개특허 제10-2007-0066232호.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 디퓨저 상부에서 생기는 클로깅을 방지함으로써, 박막 증착 효율과 물질의 사용 효율을 증대시키고 안정적인 증착 공정을 수행할 수 있는 증발원을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 증발원의 상부에서 발생되는 클로깅 현상을 방지하여 증착물질의 분사 시 분사각에 영향을 주지 않도록 함으로써, 증착물질을 고르게 분사하여 기판상에 증착되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있는 증발원을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 히터의 열을 디퓨저로 전도시켜 최대한 이용함으로써, 승온하는 효과를 내고 디퓨저에 생성되는 클로깅을 방지할 수 있는 증발원을 제공하는데 그 목적이 있다.

또한, 디퓨저의 댐에 클로깅이 형성되더라도 댐에 생기는 씨드(Seed)가 굴러 떨어져서 홈에 포집될 수 있는 구조를 가짐으로써, 댐에 물질이 성장하는 것을 방지할 수 있는 증발원을 제공하는데 그 목적이 있다.

상기와 같은 목적들을 달성하기 위하여, 본 발명에서는 증착물질이 수용되는 도가니와, 상기 도가니의 상부에 설치되어 상기 증착물질을 기판상에 고르게 분사하기 위한 홀과, 상부에 형성된 씨드(Seed)가 굴러 떨어져서 포집될 수 있는 포집홈이 구비되는 디퓨저와, 상기 디퓨저의 중앙에 설치되고, 상면에 씨드 형성을 방지하기 위한 오목한 홈이 형성되는 디퓨저 헤드와, 상기 도가니에 수용된 증착물질이 확산 배출되어 상기 기판에 증착되도록 도가니를 가열시키는 적어도 하나 이상의 가열체와, 상기 도가니의 외연에 설치된 가열체를 감싸도록 설치되는 적어도 하나 이상의 냉각장치와, 상기 가열체로부터 외측 방향으로의 복사 열전달을 차폐시키기 위해 상기 냉각장치와 가열체 사이에 설치되는 적어도 하나 이상의 리플렉터와, 상기 가열체와 리플렉터 사이에 삽입되는 구조로 설치되며, 상기 가열체의 열을 상기 디퓨저에 열전도 방식으로 전달하도록 상기 디퓨저와 일부분이 접촉하게 설치되는 셀링을 포함하는 증발원이 제공된다.

본 발명에서의 상기 리플렉터는 상기 가열체에 인접하게 설치되는 제1 리플렉터와, 상기 제1 리플렉터와 소정의 간격을 두고 이격설치되는 제2 리플렉터로 이루어지며, 상기 셀링은 상기 제1 리플렉터와 제2 리플렉터 사이에 삽입설치되어 상기 가열체의 열을 전도시켜 디퓨저를 승온시킬 수 있다.

상기 제1 리플렉터는 탄탈룸(Ta) 재질로 이루어지고, 제2 리플렉터는 SUS 재질로 이루어질 수 있다.

또한, 상기 셀링은 상기 디퓨저가 얹혀져 안착되는 수평의 안착부가 형성되고, 상기 안착부에 의해 상기 디퓨저와 접촉하여, 상기 가열체의 열을 상기 디퓨저에 열전도할 수 있다.

한편, 상기 디퓨저는 상기 증착물질을 관통시키기 위해 복수개로 구비되는 홀과, 외측을 향하여 상향경사지는 복수의 댐(dam)과, 상기 복수의 댐 사이에 형성되어 상기 댐의 상부에 형성된 씨드(Seed)가 굴러 떨어져서 포집될 수 있는 포집홈을 포함한다.

상기 댐은 내측에 설치되는 내측 댐과, 상기 포집홈의 외측에 설치되는 외측 댐로 이루어지며, 상기 내측 댐과 외측 댐의 경사면의 경사각도가 서로 다르게 형성될 수 있다.

또한, 상기 내측 댐과 외측 댐의 상단부를 연결하여 형성되는 분사각의 경사각도가 상기 외측 댐의 경사면이 이루는 경사각도보다 완만하게 이루어질 수 있다.

본 발명에서, 상기 디퓨저의 중앙에는 증착물질이 튀는 현상(splash)과 박막 두께의 재현성을 확보하기 위하여 디퓨저 헤드가 설치되고, 상기 댐은 상기 디퓨저 헤드보다 높게 위치하도록 상기 디퓨저 헤드의 상단보다 상기 댐의 상단이 더 높은 위치로 설치될 수 있다.

또한, 상기 가열체의 열이 상기 홀의 하단에 직접 영향을 미치도록 상기 가열체의 하단에 인접하는 위치까지 홀이 형성되어 디퓨저 하부에 물질이 성장하는 것을 방지할 수 있다.

이상에서 살펴본 본 발명에 의하면, 증발원의 상부인 셀링 또는 디퓨저에서 생기는 클로깅을 방지하여 함으로써, 박막 증착 효율과 물질의 사용 효율을 증대시키고 안정적인 증착 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

또한, 증발원의 상부에서 발생되는 클로깅 현상을 방지하여 증착물질의 분사 시 분사각에 영향을 주지 않도록 함으로써, 증착물질을 고르게 분사하여 기판상에 증착되는 박막의 균일도를 향상시킬 수 있다.

또한, 디퓨저의 홀을 히터에 인접하게 형성하고, 열전도에 의해 디퓨저의 상부를 가열함으로써, 히터 열을 최대한 이용할 수 있는 효과가 있다.

또한, 디퓨저의 댐에 클로깅이 형성되더라도 댐에 생기는 씨드(Seed)가 굴러 떨어져서 홈에 포집될 수 있는 구조를 가짐으로써, 댐에 물질이 성장하는 것을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 증발원의 구성을 나타내기 위한 단면도이다.
도 2는 도 1에서의 B부분 확대도이다.
도 3은 본 발명의 증발원의 주요 구성요소를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 증발원을 이용한 풀 레이트(Full Rate) 클로깅 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
도 5는 증착 조건을 달리하였을 경우 클로깅 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.
도 6은 본 발명의 증발원을 이용한 하프 레이트(Half Rate) 클로깅 테스트 결과를 나타내는 그래프이다.

이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다.

첨부한 도 1은 본 발명의 증발원의 구성을 나타내기 위한 단면도이고, 도 2는 도 1에서의 B부분 확대도이고, 도 3은 본 발명의 증발원의 주요 구성요소를 도시한 분해 사시도이다.

이와 같은 본 발명의 증발원은 증착물질이 수용되는 도가니(10)와, 상기 도가니(10)의 상부에 설치되어 상기 증착물질을 기판상에 고르게 분사하기 위한 디퓨저(20)와, 상기 디퓨저(20)의 중앙에 설치되고, 상면에 오목한 홈(82)이 형성되어 씨드 형성을 방지할 수 있는 디퓨저 헤드(80)와, 상기 도가니(10)에 수용된 증착물질이 확산 배출되어 기판에 증착되도록 상기 도가니(10)를 가열시키는 적어도 하나 이상의 가열체(42)(44)와, 상기 도가니(10)의 외연에 설치된 가열체(42)(44)를 감싸도록 설치되는 적어도 하나 이상의 냉각장치(50)와, 상기 가열체(42)(44)로부터 외측 방향으로의 복사 열전달을 차폐시키기 위해 상기 냉각장치(50)와 가열체 사이에 설치되는 적어도 하나 이상의 리플렉터(62)(64)와, 상기 가열체(42)(44)와 리플렉터(62)(64) 사이에 삽입되는 구조로 설치되며, 상기 가열체(42)(44)의 열을 상기 디퓨저(20)에 열전도 방식으로 전달하도록 상기 디퓨저(20)와 일부분이 접촉하게 설치되는 셀링(cell ring)(70)을 포함한다.

상기 디퓨저(20)는 상기 도가니(10) 내 수용된 증착물질을 기판상에 분사하도록 도가니(10)와 연통되는 홀(22)이 구비되는데, 상기 홀(22)은 도 3에서 보는 바와 같이, 일정 간격을 두고 복수개의 홀(22)이 형성되는 것이 바람직하다.

상기 홀(22)이 형성되는 디퓨저(20)의 중앙에는 증착물질이 튀는 현상(splash)과 박막 두께의 재현성을 확보하기 위하여 디퓨저 헤드(80)가 설치될 수 있다. 상기 디퓨저 헤드(80)는 그 하부에 수나사가 형성된 체결부가 구비되어, 디퓨저(20)의 중앙에 나사체결됨으로써 설치된다.

본 발명에서는 상기 디퓨저 헤드(80)의 상면에 오목한 형상의 홈(82)이 이루어지는 것에 특징이 있다.

이와 같은 본 발명은 디퓨저 헤드(80)의 상부에 클로깅이 형성되더라도 상기 홈(82)으로 인해 디퓨저 헤드(80)의 상부에 경사면이 형성되므로, 상기 경사면을 통해 클로깅이 굴러 떨어져 상기 홈(82)에 모이게 되어 증착 물질의 분사각에 영향을 주지 않을 수 있다.

즉, 디퓨저 헤드(80)의 상부에 공간이 형성되어 상부 씨드(Seed) 형성을 방지하는 것이다.

또한, 상기 도가니(10)와 디퓨저(20) 사이에는 도가니(10)의 개구부를 차폐하기 위한 배플(90)이 설치될 수 있다. 상기 배플(90)은 방사형으로 형성된 복수개의 홀을 구비하며, 상기 도가니(10) 내부에서 상기 증착물질이 증발되어 이동하는 경로를 평행하게 나눈다.

이와 같은 본 발명은 상기 도가니(10)에서 기화된 증착물질이 도가니(10) 상부에 설치된 배플(90)을 통과하게 되는데, 이때 뭉쳐진 유기물질이 상기 배플(90)에 부딪히며 부서지게 되어, 증발된 유기물질을 기판을 향해 균일하게 분사시키는 역할을 수행할 수 있다.

한편, 본 발명에서의 디퓨저(20)는 댐에 클로깅이 형성되더라도 댐에 생기는 씨드(Seed)가 굴러 떨어져서 포집될 수 있는 구조를 갖는 것을 특징으로 한다.

이를 위해, 본 발명에서의 상기 디퓨저(20)는 상기 증착물질을 관통시키기 위해 복수개로 구비되는 홀(22)과, 외측을 향하여 상향경사지는 복수의 댐(dam)(24)(26)과, 상기 복수의 댐(24)(26) 사이에 형성되어 상기 댐의 상부에 형성된 씨드(Seed)가 굴러 떨어져서 포집될 수 있는 포집홈(28)을 포함한다.

본 발명에서, 상기 댐(24)(26)는 내측에 설치되는 내측 댐(24)와, 외측에 설치되는 외측 댐(26)로 이루어지어 2개의 댐이 연속적으로 이루어지는 형상을 가지며, 상기 내측 댐(24)과 외측 댐(26) 사이에는 포집홈(28)이 형성되어 상기 외측 댐(26)에서 발생한 씨드가 포집될 수 있도록 한다.

상기 댐(24)(26)은 일측이 경사면으로 이루어지어 증착물질의 분사 시 증착물질의 확산을 안내하는 역할을 한다. 즉, 상기 댐(24)(26)의 경사면을 따라 기화된 증착물질이 안내되어 기판상에 증착되는 것이다.

여기서, 본 발명에서는 상기 내측 댐(24)과 외측 댐(26)이 이루는 각도를 일정 범위 내로 한정하며, 상기 내측 댐(24)과 외측 댐(26)의 경사면의 경사각도는 서로 다르게 형성될 수 있다.

또한, 상기 내측 댐(24)과 외측 댐(26)의 상단부를 연결하여 형성되는 분사각(b)이 이루는 경사각도가 상기 외측 댐(26)의 경사면이 이루는 경사각도(α)보다 완만하게 이루어지는 것이 바람직하다.

이는 상기 분사홀(22)을 통해 분출되는 증착물질이 상기 내측 댐(24)의 경사면을 따라 안내되어 분사되다가 내측 댐(24)의 상단부를 지나면 확산 각도가 더 커지게 되는데, 이때 일부의 증착물질은 상기 외측 댐(26)의 경사면을 따라 확산되고, 일부의 증착물질은 상기 내측 댐(24)와 외측 댐(26)의 상단부를 연결하는 가상의 선(b)을 한계점으로 하여 확산되는 것이다.

따라서, 기판상에 증착되는 박막의 균일도를 향상시키기 위해서는 상기 내측 댐(24)와 외측 댐(26)의 상단부를 연결하여 형성되는 가상의 선(b)이 이루는 경사각도가 상기 외측 댐(26)의 경사면이 이루는 경사각도(α)보다 완만하게 이루어지어 더 넓은 면적으로 고르게 증착물질을 분사함으로써, 균일한 증착 박막이 형성되도록 할 수 있다.

본 출원인이 수차례 실험한 결과, 상기 외측 댐(26)의 경사면이 이루는 경사각도(α)는 40 내지 50°범위인 것이 바람직하며, 가장 바람직하게는 외측 댐(26)의 경사면이 이루는 경사각도(α)가 45°인 경우가 가장 박막의 균일도를 향상시키는 것으로 나타났다.

본 발명에서는 상기 댐(26)의 높이를 높여서 분사각을 높이고, 이로 인해 물질 효율을 더 좋게 하는 구조를 갖는다. 또한, 댐(26)의 높이를 증가시킴으로써, 물질이 응축되어 씨드(Seed)가 형성되더라도 하부로 굴러 내려가 상기 포집홈(28)에 포집되도록 함으로써, 다른 소스의 오염을 방지할 수 있게 한다.

한편, 본 발명은 상기 가열체(42)(44)의 열을 최대한 이용하여 디퓨저(20)의 승온효과를 내기 위해, 상기 가열체(42)(44)의 열을 상기 디퓨저(20)에 열전도 방식으로 전달하는 구조를 갖는다.

이를 위해, 본 발명에서는 상기 셀링(cell ring)(70)을 상기 가열체(42)(44)와 리플렉터(62)(64) 사이에 삽입되는 구조로 설치하여 열 손실을 최소화하고, 상기 셀링(70)이 상기 디퓨저(20)와 일부분이 접촉하도록 설치하여 가열체(42)(44)의 열을 전도시켜 디퓨저(20)의 승온 효과를 낼 수 있게 한 것이다.

한편, 본 발명에서 상기 리플렉터(62)(64)는 상기 가열체(42)(44)에 인접하게 설치되는 제1 리플렉터(62)와, 상기 제1 리플렉터(62)와 소정의 간격을 두고 이격설치되는 제2 리플렉터(64)로 이루어지어 2개의 리플렉터(62)(64)로 구성되며, 상기 셀링(70)은 도 1 및 도 2에서 보는 바와 같이, 상기 제1 리플렉터(62)와 제2 리플렉터(64) 사이에 삽입설치되어 상기 가열체(42)의 열을 디퓨저(20)에 전도하는 구조를 갖는다.

상기 리플렉터(62)(64)는 열 전달율 및 열 방사율이 비교적 낮은 물질로 이루어질 수 있다. 예를 들어, Al, Au, Ag, Mn, Ti, ZrO2, Al2O3, TiO2, Ta 및 SUS(steel use stainless) 등이 채용될 수 있다. 본 발명에서는 상기 제1 리플렉터(62)는 산에 대한 내식성이 아주 큰 탄탈룸(Ta) 재질의 리플렉터를 적용하고, 제2 리플렉터(64)는 SUS 재질의 리플렉터를 적용하였다.

이와 같은 본 발명은 상기 디퓨저(20)의 댐(26)이 상기 셀링(70)과 접촉하도록 설치되며, 댐(26)의 경사면 반대측 일면이 상기 셀링(70)과 접촉하여 상기 가열체(42)(44)의 열이 상기 디퓨저(20)에 전도될 수 있도록 한다.

상기 댐(26)은 경사면의 반대측 하면이 수평면으로 이루어지고, 상기 셀링(70)은 상기 디퓨저(20)가 얹혀져 안착되는 수평의 안착부(72)가 형성되어, 상기 안착부(72)에 의해 상기 디퓨저(20)와 접촉함으로써 상기 가열체(42)(44)의 열을 상기 디퓨저(20)에 열전도하는 구조를 갖는다.

특히, 상기 안착부(72)는 댐(26)의 가장자리, 즉 최외측을 받치도록 형성되므로, 상기 댐(26)의 가장 높은 상부로 열을 전도시키기에 용이하며, 상기 셀링(70)의 안착부(72)에는 수직으로 연장된 수직연장부가 더 형성되어 상기 댐(26)을 감싸는 구조를 갖으므로, 댐(26)의 상부에서 클로깅이 발생하는 것을 근본적으로 차단할 수 있다.

이와 같은 본 발명은 상기 셀링(70)이 상기 제1 리플렉터(62)와 제2 리플렉터(64) 사이에 삽입설치되어 가열체(42)의 열을 많이 받을 수 있음과 아울러, 셀링(70)과 댐(26)이 면접촉하여 가열체(42)의 열을 전도시켜 증발원의 상부에서 클로깅이 발생하는 것을 방지함으로써, 박막 증착 효율과 물질의 사용 효율을 증대시키고 안정적인 증착 공정을 수행할 수 있는 효과가 있다.

한편, 본 발명은 상기 디퓨저(20)의 중앙에 설치된 디퓨저 헤드(80)가 상기 가열체(42)의 열을 최대한 많이 받을 수 있도록 상기 가열체(42)가 위치하는 중앙에 인접하게 설치되어, 가열체(42)의 열을 디퓨저(20)와 디퓨저 헤드(80)가 최대한 이용할 수 있는 구조를 갖는다.

이를 위해 상기 디퓨저 헤드(80)는 상기 댐(26)보다 낮은 위치에 설치된다. 즉, 상기 댐(26)이 디퓨저 헤드(80) 보다 높게 위치하도록 상기 디퓨저 헤드(80)의 상단보다 상기 댐(26)의 상단이 더 높은 위치로 설치되는 구조를 갖는다.

본 발명에서의 디퓨저 헤드(80)의 댐 각도(β)는 40°내지 50°의 범위로 형성될 수 있다. 본 출원인이 수차례 실험한 결과, 상기 디퓨저 헤드(80)의 댐 각도(β)가 46°인 경우, 이 박막의 균일도가 크게 향상되는 것으로 나타났으므로, 상기 디퓨저 헤드(80)의 댐 각도(β)는 46°가 가장 바람직하다.

또한, 본 발명은 상기 가열체(42)(44)가 상기 도가니(10)를 가열하여 증착물질을 증발시키기 위한 하부 가열체(44)와, 상기 디퓨저(20)를 통해 분사되는 증착물질의 변성을 방지하기 위해 상기 디퓨저(20) 주변을 가열하기 위한 상부 가열체(42)로 이루어질 수 있다.

상기 가열체(42)(44)는 열선으로 구성되어 상기 열선에 인가된 전류에 의해 열선으로부터 열이 발산되어 도가니(10) 내의 증발 물질(M)을 증발시키도록 구성될 수 있으며, 경우에 따라 상부 가열체(42)와 하부 가열체(44) 중 어느 하나만을 사용하여 증착물질을 증발시키는 것도 가능하다.

한편, 상기 상부 가열체(42)의 열이 상기 홀(22)의 하단에 직접 영향을 미치도록 상기 상부 가열체(42)의 하단에 인접하는 위치까지 홀(22)이 형성된다.

따라서, 상기 상부 가열체(42)의 하단과 홀(22)의 하단 사이의 간격(a)이 종래의 기술에 비해 매우 작게 이루어지어, 디퓨저(20) 하부에 물질이 성장하는 것을 방지할 수 있다. 즉, 상기 홀(22)의 깊이를 깊게 하여 상기 상부 가열체(42)의 영향을 크게 받도록 함으로써, 디퓨저(20) 하부에 물질이 성장하는 것을 방지하는 것이다.

도 4는 본 발명의 증발원을 이용한 풀 레이트(Full Rate) 클로깅 테스트한 결과를 나타내는 그래프이고, 도 5는 도 4에서의 풀 레이트(Full Rate) 클로깅 테스트 결과를 나타내는 그래프이고, 도 6은 본 발명의 증발원을 이용한 하프 레이트(Half Rate) 클로깅 테스트한 결과를 나타내는 그래프로서, 상기 디퓨저 헤드(80)의 댐 각도 46°, 디퓨저 헤드(80)의 네크 높이는 8㎜, 디퓨저 댐(26)의 경사각도 45°, 디퓨저 댐(26) 높이 19㎜의 조건에서 테스트 한 결과이다.

상기와 같은 본 발명의 증발원을 이용하여 50시간의 클로깅 테스트를 한 결과, 모든 부품에서 클로깅 현상이 발생하지 않았다.

두께 프로파일(Profile) 분석을 위하여 레이트(rate) 유지 1시간 후와, 48시간 후 증착을 진행한 결과, 레이트 유지 시간 경과에 따른 두께 및 박막의 균일도(Uniformity)는 변화가 없었다.

한편, 댐(26)의 높이 상승으로 물질의 사용 효율이 증가하여 물질의 소모량이 감소하였다. (시간당 소모량 1.57g/hr)

또한, 셀링(70)으로 인하여 디퓨저(20)의 온도 상승 효과를 확인할 수 있으며, 디퓨저(20) 하부의 물질 성장을 방지하여 클로깅 현상이 발생하지 않는 것으로 확인되었다.

본 발명의 권리는 위에서 설명된 실시예에 한정되지 않고 청구범위에 기재된바에 의해 정의되며, 본 발명의 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 청구범위에 기재된 권리범위 내에서 다양한 변형과 개작을 할 수 있다는 것은 자명하다.

10: 도가니 20: 디퓨저
22: 홀 24: 내측 댐
26: 외측 댐 28: 포집홈
42, 44: 가열체 50: 냉각장치
62, 64: 리플렉터 70: 셀링(cell ring)
80: 디퓨저 헤드 82: 홈
90: 배플

Claims (9)

1. 증착물질이 수용되는 도가니;
   상기 도가니의 상부에 설치되어 상기 증착물질을 기판상에 고르게 분사하기 위한 홀과, 상부에 형성된 씨드(Seed)가 굴러 떨어져서 포집될 수 있는 포집홈이 구비되는 디퓨저;
   상기 디퓨저의 중앙에 설치되고, 상면에 씨드 형성을 방지하기 위한 오목한 홈이 형성되는 디퓨저 헤드;
   상기 도가니에 수용된 증착물질이 확산 배출되어 상기 기판에 증착되도록 도가니를 가열시키는 적어도 하나 이상의 가열체;
   상기 도가니의 외연에 설치된 가열체를 감싸도록 설치되는 적어도 하나 이상의 냉각장치;
   상기 가열체로부터 외측 방향으로의 복사 열전달을 차폐시키기 위해 상기 냉각장치와 가열체 사이에 설치되는 적어도 하나 이상의 리플렉터; 및
   상기 가열체와 리플렉터 사이에 삽입되는 구조로 설치되며, 상기 가열체의 열을 상기 디퓨저에 열전도 방식으로 전달하도록 상기 디퓨저와 일부분이 접촉하게 설치되는 셀링;
   을 포함하는 증발원.
2. 청구항 1에 있어서,
   상기 리플렉터는 상기 가열체에 인접하게 설치되는 제1 리플렉터와,
   상기 제1 리플렉터와 소정의 간격을 두고 이격설치되는 제2 리플렉터로 이루어지며,
   상기 셀링은 상기 제1 리플렉터와 제2 리플렉터 사이에 삽입설치되어 상기 가열체의 열을 전도시켜 디퓨저를 승온시키는 것을 특징으로 하는 증발원.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 제1 리플렉터는 탄탈룸(Ta) 재질로 이루어지고, 제2 리플렉터는 SUS 재질로 이루어지는 것을 특징으로 하는 증발원.
4. 청구항 1에 있어서,
   상기 셀링은 상기 디퓨저가 얹혀져 안착되는 수평의 안착부가 형성되고,
   상기 안착부에 의해 상기 디퓨저와 접촉하여, 상기 가열체의 열을 상기 디퓨저에 열전도하는 것을 특징으로 하는 증발원.
5. 청구항 1에 있어서,
   상기 디퓨저는 상기 증착물질을 관통시키기 위해 복수개로 구비되는 홀과,
   외측을 향하여 상향경사지는 복수의 댐(dam)과,
   상기 복수의 댐 사이에 형성되어 상기 댐의 상부에 형성된 씨드(Seed)가 굴러 떨어져서 포집될 수 있는 포집홈을 포함하는 것을 특징으로 하는 증발원.
6. 청구항 5에 있어서,
   상기 댐은 내측에 설치되는 내측 댐과, 상기 포집홈의 외측에 설치되는 외측 댐로 이루어지며,
   상기 내측 댐과 외측 댐의 경사면의 경사각도가 서로 다르게 형성되는 것을 특징으로 하는 증발원.
7. 청구항 6에 있어서,
   상기 내측 댐과 외측 댐의 상단부를 연결하여 형성되는 분사각의 경사각도가 상기 외측 댐의 경사면이 이루는 경사각도보다 완만하게 이루어지는 것을 특징으로 하는 증발원.
8. 청구항 1에 있어서,
   상기 댐은 상기 디퓨저 헤드보다 높게 위치하도록 상기 디퓨저 헤드의 상단보다 상기 댐의 상단이 더 높은 위치로 설치되는 것을 특징으로 하는 증발원.
9. 청구항 1에 있어서,
   상기 가열체의 열이 상기 홀의 하단에 직접 영향을 미치도록 상기 가열체의 하단에 인접하는 위치까지 홀이 형성되어 디퓨저 하부에 물질이 성장하는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 증발원.

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