KR20170117996A

KR20170117996A - 외부 가열용기를 포함하는 고온 증발원

Info

Publication number: KR20170117996A
Application number: KR1020170129771A
Authority: KR
Inventors: 김건
Original assignee: 주식회사 원익아이피에스
Priority date: 2017-10-11
Filing date: 2017-10-11
Publication date: 2017-10-24
Also published as: KR101868463B1

Abstract

본 발명은 박막 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막 증착장치에서 고온의 물질을 증발시킬 수 있는 고온 증발원에 관한 것이다.
본 발명은 증발용기와; 상기 증발용기의 외주측에 배치되는 증발히터와; 상기 증발용기를 지지하는 지지부재를 포함하는 고온 증발원에 있어서, 상기 증발용기는 내부에 증발물질이 저장되는 공간을 가지며 상측이 개방된 내부 가열용기와, 상기 내부 가열용기가 내삽되며 상기 내부 가열용기의 파손시 증발 물질이 외부로 유출되는 것을 방지하는 외부 가열용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 증발원을 개시한다.

Description

외부 가열용기를 포함하는 고온 증발원{HIGH TEMPERATURE EVAPORATION HAVING OUTER HEATING CONTAINER}

본 발명은 박막 증착장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 박막 증착장치에서 고온의 물질을 증발시킬 수 있는 고온 증발원에 관한 것이다.

반도체 소자 또는 평판 디스플레이 소자의 제작에 주로 사용되는 박막 증착장치는 용기 내의 하부에 증착 물질을 담은 도가니를 설치하고, 도가니를 가열하여 내부의 증착 물질을 증발시켜 상부에 위치한 기판에 증착하는 방식으로 박막을 제조하는 장치이다.

일반적으로 박막 증착장치에서 진공 가열 증착 방법을 통하여 박막을 제조하는데, 진공 가열 증착이란 진공 용기 내의 기판 아래에 증발 물질이 담겨있는 도가니를 두고 도가니를 가열하여 증발 물질을 증발시켜 기판에 박막을 코팅하는 방법을 말한다.

이러한 진공 가열 증착에서 증발용기의 증발 물질을 가열시키는 방법에는 열선을 이용한 간접가열, 증발용기에 직접 전기를 흘리는 직접가열 또는 전자선을 이용한 전자선(E-beam) 가열 등의 방법이 사용된다. 이 중에서 열선을 이용하는 간접 가열방식이 증착제어가 안정적이기 때문에 많이 사용되고 있다.

이러한 간접 가열 방식의 증착장치에는 증발용기와 이를 가열할 수 있는 가열부가 필요한데, 일반적으로 원통 형상 증발용기와 증발용기를 감싸는 필라멘트 방식의 가열부를 많이 사용한다. 상기와 같은 필라멘트를 이용한 간접 가열로 800℃ 정도의 온도로 증발용기를 가열시키는 데에는 큰 어려움이 없으나 그 이상의 가열이 필요한 경우의 증발원을 고온 증발원이라고 일컬을 수 있다. 이러한 고온 증발원은 주로 알루미늄 같은 금속물질이나 무기물을 증착시킬 때 사용하게 된다.

이러한 고온 증발원은 저온의 증발원에 비하여 가열 효율과 열에 의한 외부 장치의 보호의 필요성이 더욱 증가된다. 일반적으로 증발용기는 고온의 열을 받기 때문에 온도 변화나 충격에 의해 균열이나 파손이 발생할 우려가 있고, 이에 따라 증발 물질이 증발원 내부로 유입되어 주변 장치를 오염시키는 문제가 발생할 수 있다.

이러한 오염이 발생하는 경우 증발용기는 물론 고온 증발원을 이루는 구성 전체를 교체하는 데 따르는 시간과 비용에 대한 비경제성의 문제가 있고, 박막 증착장치의 고온 증발원에 있어서 증발용기가 파손되더라도 주변 장치의 오염을 방지할 수 있는 구조에 대한 요청이 제기된다.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고온 증발원에서 증발용기의 균열이나 파손이 발생하더라도 주변 장치의 증발 물질로 인한 오염을 방지할 수 있는 구조를 가지는 외부 가열용기를 포함하는 고온 증발원를 제공하는 데 있다.

본 발명은 증발용기와; 상기 증발용기의 외주측에 배치되는 증발히터와; 상기 증발용기를 지지하는 지지부재를 포함하는 고온 증발원에 있어서, 상기 증발용기는 내부에 증발물질이 저장되는 공간을 가지며 상측이 개방된 내부 가열용기와, 상기 내부 가열용기가 내삽되며 상기 내부 가열용기의 파손시 증발 물질이 외부로 유출되는 것을 방지하는 외부 가열용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 증발원을 개시한다.

상기 내부 가열용기는 상기 외부 가열용기와의 사이에 공간이 형성되도록 이격되어 배치될 수 있다.

상기 내부 가열용기는 내부 공간에 증발 물질이 수용되는 몸체부와 상기 몸체부의 상단부에서 외주측으로 돌출되는 플랜지부로 이루어지고, 상기 외부 가열용기는 내부 공간에 내부 가열용기가 수용되는 수용부와 상기 수용부의 상단부에서 외주측으로 돌출되는 지지부로 이루어질 수 있다.

상기 지지부는 상기 플랜지부의 하측에 밀착되어 배치되며 상기 지지부재에 의하여 지지될 수 있다.

상기 지지부재는 상기 증발히터의 외주측에 배치되며, 냉매 유로가 형성되어 상기 증발히터에 의한 열이 외부로 발산되는 것을 막을 수 있다.

상기 지지부재는 상기 증발히터의 외주측에 배치되는 외부 지지부재와, 상기 외부 지지부재와 증발히터 사이에 배치되는 내부 지지부재로 이루어지며, 상기 지지부는 상기 외부 지지부재에 지지되며, 상기 플랜지부는 상기 내부 지지부재에 지지될 수 있다.

상기 내부 지지부재는 상기 증발히터에 의한 열이 외부로 발산되는 것을 막을 수 있다.

상기 외부 지지부재는 냉매 유로가 형성되어 상기 증발히터에 의한 열이 외부로 발산되는 것을 막을 수 있다.

본 발명에 따른 외부 가열용기를 포함하는 고온 증발원는, 증발용기 위부에 보호장치로서 외부의 용기가 배치되기 때문에 증발용기가 파손되더라도 증발원을 이루는 구성들에 대한 증발 물질로 인한 오염이 방지될 수 있으므로 유지보수성이 향상되는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 외부 가열용기를 포함하는 고온 증발원를 도시한 측단면도이다.
도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부 가열용기를 포함하는 고온 증발원를 도시한 측단면도이다.

이하 본 발명에 따른 외부 가열용기를 포함하는 고온 증발원에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 외부 가열용기를 포함하는 고온 증발원는 도 1에 나타난 바와 같이 내부 가열용기(200)와; 상기 내부 가열용기(200)의 외주측에 배치되는 증발히터(300)와; 상기 내부 가열용기(200)를 지지하는 지지부재(100)를 포함하는 고온 증발원(10)에 있어서, 상기 내부 가열용기(200)는 내부에 증발 물질이 저장되는 공간을 가지며 상측이 개방된 내부 가열용기(200)와, 상기 내부 가열용기(200)가 내삽되며 상기 내부 가열용기(200)의 파손시 증발 물질이 외부로 유출되는 것을 방지하는 외부 가열용기(400)를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 증발원(10)을 개시한다.

고온 증발원(10)은 진공 가열 증착에 사용되는 장치로서, 진공의 용기(미도시) 내의 기판 아래에 증발 물질이 내부에 수용되는 도가니 형태의 내부 가열용기(200)를 배치하고, 상기 내부 가열용기(200)를 증발히터(300)를 통해 가열하여 증발 물질을 증발시켜 기판에 박막을 코팅하는 장치로서 알루미늄과 같은 금속 물질이나 무기 물질을 증착시키는 데 다양하게 사용될 수 있다.

본 발명의 고온 증발원(10)은 내부 가열용기(200)를 가열하기 위하여 내부 가열용기(200)의 외주측에 열선 형태의 증발히터(300)를 배치하여 간접가열하는 방식을 사용하는 예가 도시되는데, 상기 증발히터(300)의 배치는 선택에 따라 다양하게 이루어질 수 있다.

본 발명의 고온 증발원(10)에서 내부 가열용기(200), 증발히터(300) 및 외부 가열용기(400)는 고온에 내구성이 보장될 수 있는 재질이 다양하게 사용될 수 있고, 상호간에 서로 다른 재질이나 동일한 재질로 선택적으로 이루어질 수 있다. 그 예로서 탄탈륨, AlN, PBN 또는 텅스텐과 같은 재질이 사용될 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.

지지부재(100)는 상기 내부 가열용기(200)를 지지하는 부재로서, 고온 증발원(10)의 외형을 이루는 하우징이나, 내부 가열용기(200) 및 증발히터(300)로부터 외부로 열전달을 차폐하는 배치되는 방열판(도 2의 500) 또는 고온 증발원(10) 내부의 프레임과 같은 구성을 의미할 수 있다.

상기 지지부재(100)는 상기 증발히터(300)의 외주측에 배치되며, 냉매 유로가 형성되어 상기 증발히터(300)의 열이 외부로 발산되는 것을 막도록 구성될 수 있다.

외부 가열용기(400)는 상측이 개방되어 내부 가열용기(200)가 상측에서 삽입되어 결합되고, 내주의 형상이 내부 가열용기(200)의 외주의 형상에 실질적으로 대응되도록 이루어질 수 있다.

상기 외부 가열용기(400)의 외주측에는 증발히터(300)가 배치되고, 상기 증발히터(300)로부터 전달되는 열이 내부 가열용기(200)에 전달되어 내부에 수용되는 증발 물질을 가열하여야 하기 때문에 외부 가열용기(400)를 이루는 재질은 열전도성과 열에 대한 내구성이 강한 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

열전도율의 향상을 위하여 상기 외부 가열용기(400)의 내주면과 내부 가열용기(200)의 외주면은 상호간에 밀착되어 배치될 수 있지만, 상기 내부 가열용기(200)는 상기 외부 가열용기(400)와의 사이에 공간이 형성되도록 이격되어 배치되는 것이 바람직하다.

또한, 상기 외부 가열용기(400)의 저면은 내부 가열용기(200)의 저부로부터 이격되어 배치될 수 있는데, 이 경우 내부 가열용기(200)의 저부와 외부 가열용기(400)의 저면 사이에는 소정의 공간이 형성된다.

상기 내부 가열용기(200)와 외부 가열용기(400)는 서로 다른 재질로 이루어질 수도 있고 서로 다른 두께로 이루어질 수도 있다. 이때 증발히터(300)에 의한 가열 과정에서 열팽창률이 상호 다를 수 있고 상기 공간은 내부 가열용기(200)가 변형될 수 있는 여유 공간으로서 기능할 수 있다.

도 2에서는 이러한 여유 공간이 구비되는 예가 도시되는데, 화살표로 표시된 바와 같이 내부 가열용기(200)가 열팽창에 의해서 하방으로 변형이 이루어지더라도 외부 가열용기(400)의 저면과의 사이에 거리만큼의 안전성이 확보될 수 있다.

상기와 같이 여유 공간이 형성되면 상기 내부 가열용기(200)의 저부와 외부 가열용기(400)의 저면이 상호 밀착되는 경우에 서로 다른 열팽창률을 가짐에 따라 발생하는 파손의 위험성이 제거될 수 있는 이점이 있음에 유의하여야 한다.

상기 이격되는 거리는 열팽창률과 공간적인 배치관계를 고려하여 선택적으로 이루어질 수 있다.

또한, 내부 가열용기(200)는 내부 공간에 증발 물질이 수용되는 몸체부(202)와, 상기 몸체부(202)의 상단부에서 외주측으로 돌출되는 플랜지부(201)로 이루어질 수 있고, 이 경우 상기 플랜지부(201)는 하우징과 같은 지지부재에 의하여 지지될 수 있다.

상기 외부 가열용기(400)는 내부 가열용기(200)의 형상에 대응되도록 내부 공간에 내부 가열용기(200)를 수용하는 수용부(402)와, 상기 수용부의 외주측으로 돌출되는 지지부(401)를 포함하여 이루어질 수 있다.

상기 플랜지부(201)와 지지부(401)는 원기둥 형상의 상단부에서 외주측으로 돌출되는 링 형상으로 이루어질 수 있다.

도 1의 실시예에서는 플랜지부(201)의 하측이 지지부(401)의 상측에 지지되고, 지지부재(100)가 지지부(401)의 하측을 지지하는 예가 도시되었다. 이 경우 상기 지지부재(100)는 방열판을 의미할 수도 있음은 상기한 바와 같다.

그런데, 이러한 실시예에서 내부 가열용기(200)의 상측에 바람직하지 않은 열전달이 발생하여 증발 물질이 외부로 넘치는 현상이 발생할 수 있고, 이러한 문제를 해결하기 위한 구성은 도 2와 관련하여 이하 더욱 구체적으로 설명한다.

도 2는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 외부 가열용기를 포함하는 고온 증발원를 도시한 측단면도로서, 외부 가열용기(400)의 지지부(401)가 내부 가열용기(200)의 플랜지부(201)보다 하측에 이격되어 배치될 수 있다.

이러한 구조를 가짐에 따라 외부 가열용기(400)로부터 내부 가열용기(200)의 상단부측으로 전달되는 열을 최소화할 수 있는 이점을 가지게 된다.

상기 내부 가열용기(200)와 외부 가열용기(400)의 고온 증발원(10)에서의 지지부위는 서로 다르게 이루어질 수 있는데 더욱 구체적으로는 상기 플랜지부(201)를 지지하는 부위는 고온 증발원(10)의 상단부측에 형성되는 냉각부(미도시)나 하우징(미도시)의 부위일 수 있고, 상기 지지부(401)를 지지하는 부위는 내부 지지부재(500)일 수 있다.

상기 내부 지지부재(500)는 상기 증발히터(300)에 의한 열이 외부로 박산되는 것을 막는 일종의 방열판으로서 기능할 수 있고, 상기 외부 지지부재(100)는 상기한 바와 같이 냉매 유로가 형성되어 상기 증발히터(300)에 의한 열이 외부로 발산되는 것을 막을 수 있다.

도 1에서 설명된 상기 지지부재는 외부 지지부재(100)와 상기 외부 지지부재(100)와 증발히터(300) 사이에 배치되는 내부 지지부재(500)로 이루어질 수 있다.

바람직하게는 상기 플랜지부(201)를 지지하는 외부 지지부재(100)는 냉각부를 의미할 수 있는데, 이 경우 내부 가열용기(200)의 상단부측의 온도가 몸체부(202)보다 비교적 낮게 이루어지기 때문에 증발 물질이 외부로 끓어 넘치는 현상이 방지될 수 있고, 이는 기판에 기화되지 않은 증발 물질이 증착되는 현상을 방지하여 작동 신뢰성을 향상시키고 고온 증발원(10) 내부에 증발 물질이 유입되는 현상을 방지하여 내구성을 향상시킬 수 있음을 의미한다.

다만 상기 플랜지부(201)와 지지부(401)는 동일한 부재의 서로 다른 부위에 지지될 수도 있음은 물론이다.

상기 내부 지지부재(500)는 상측이 개방된 원통 형상으로 이루어지고 상기 외부 가열용기(400)의 외주측을 감싸도록 배치되어 내부 가열용기(200), 증발히터(300) 및 외부 가열용기(400)장치로부터 외부로 방출되는 열을 차단하는 역할을 한다.

상기 내부 지지부재(500)는 하나의 판재로 이루어질 수도 있고, 복수의 판재들이 배치되어 이루어질 수도 있다.

또한 상기 내부 지지부재(500)는 외부 가열용기(400)의 외면과의 사이에 형성되는 공간에 증발히터(300)를 전부 수용하면서 외부와 공간적으로 차폐되도록 배치될 수도 있다.

이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께 하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.

10...고온 증발원 100...지지부재
200...내부 가열용기 300...증발히터
400...외부 가열용기

Claims

증발용기와;
상기 증발용기의 외주측에 배치되는 증발히터와;
상기 증발용기를 지지하는 지지부재를 포함하는 고온 증발원에 있어서,
상기 증발용기는 내부에 증발물질이 저장되는 공간을 가지며 상측이 개방된 내부 가열용기와,
상기 내부 가열용기가 내삽되며 상기 내부 가열용기의 파손시 증발 물질이 외부로 유출되는 것을 방지하는 외부 가열용기를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온 증발원.
청구항 1에 있어서,
상기 내부 가열용기는 상기 외부 가열용기와의 사이에 공간이 형성되도록 이격되어 배치되는 것을 특징으로 하는 고온 증발원.
청구항 1에 있어서,
상기 내부 가열용기는 내부 공간에 증발 물질이 수용되는 몸체부와 상기 몸체부의 상단부에서 외주측으로 돌출되는 플랜지부로 이루어지고,
상기 외부 가열용기는 내부 공간에 내부 가열용기가 수용되는 수용부와 상기 수용부의 상단부에서 외주측으로 돌출되는 지지부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 고온 증발원.
청구항 3에 있어서,
상기 지지부는 상기 플랜지부의 하측에 밀착되어 배치되며 상기 지지부재에 의하여 지지되는 것을 특징으로 하는 고온 증발원.
청구항 4에 있어서,
상기 지지부재는 상기 증발히터의 외주측에 배치되며, 냉매 유로가 형성되어 상기 증발히터에 의한 열이 외부로 발산되는 것을 막는 것을 특징으로 하는 고온 증발원.
청구항 3에 있어서,
상기 지지부재는 상기 증발히터의 외주측에 배치되는 외부 지지부재와, 상기 외부 지지부재와 증발히터 사이에 배치되는 내부 지지부재로 이루어 지며,
상기 지지부는 상기 외부 지지부재에 지지되며, 상기 플랜지부는 상기 내부 지지부재에 지지되는 것을 특징으로 하는 고온 증발원.
청구항 6에 있어서,
상기 내부 지지부재는 상기 증발히터에 의한 열이 외부로 발산되는 것을 막는 것을 특징으로 하는 고온 증발원.
청구항 6에 있어서,
상기 외부 지지부재는 냉매 유로가 형성되어 상기 증발히터에 의한 열이 외부로 발산되는 것을 막는 것을 특징으로 하는 고온 증발원.