KR20200096468A - 증착 장비용 가열 어셈블리 - Google Patents

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KR20200096468A
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주식회사 파인에바
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Abstract

본 발명은 증착 장비용 가열 어셈블리에 관한 것으로, 본 발명의 일 양상에 따른 증착 장비용 가열 어셈블리는, 내부에 증착 물질을 수용하고 서로 분리되는 상부 바디 및 하부 바디를 포함하는 크루시블; 상기 크루시블을 가열하기 위하여 상기 크루시블의 외측에 배치되는 유도 가열 코일 - 상기 유도 가열 코일에 전원이 인가되면 코일 전류가 발생하고, 상기 코일 전류는 자기장을 발생시키고, 상기 자기장의 적어도 일부가 상기 크루시블에 유도 전류를 발생시키고, 상기 유도 전류에 의해 상기 크루시블의 온도가 상승함 - ; 및 상기 크루시블과 상기 유도 가열 코일의 사이에 배치되고 상기 크루시블의 적어도 일부를 둘러싸는 격벽;을 포함하되, 상기 격벽은 상기 유도 가열 코일로부터 상기 크루시블로 상기 자기장이 전달되는 것은 허용하되, 상기 크루시블로부터 방출된 상기 증착 물질이 상기 유도 가열 코일로 전달되는 것은 차단한다.

Description

증착 장비용 가열 어셈블리{HEATING ASSEMBLY FOR DEPOSITION APPARATUS}
본 발명은 증착 장비용 가열 어셈블리에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유도 가열 방식을 이용하여 크루시블을 가열하는 증착 장비용 가열 어셈블리에 관한 것이다.
가열 어셈블리를 이용하여 피처리물에 증착 물질을 증착하는 기술은 유기 박막의 제작 등에 사용되고 있다. 특히, 유기 발광 다이오드(OLED)를 제작하는데 있어서 상기 증착 기술은 널리 이용되고 있다.
증착 물질이 피처리물에 증착되기 위하여는 증착 물질의 가열이 필요하다. 상기 증착 물질의 가열을 위해 증착 물질은 이를 담을 수 있는 공간이 내부에 형성된 크루시블에 수용된다. 크루시블 및 증착 물질은 가열 수단에 의해 가열되고, 증착 물질은 충분히 가열되면 크루시블로부터 방출되어 피처리물에 증착될 수 있다.
상기 가열 수단으로써 종래에는 저항 가열 방식이 이용되어 왔다. 저항 가열 방식이란 저항체에 전원이 인가되면 열이 발생하는데 이를 이용해 크루시블을 가열하는 방법을 의미한다. 다만, 최근에는 증착 장비용 가열 어셈블리의 가열 수단으로써 유도 가열 방식이 널리 이용되고 있다. 유도 가열 방식은 금속체의 전자기장 유도 현상을 이용하여 가열하는 방법으로써, 저항 가열 방식에 비하여 급속 가열이 가능하고 온도 제어가 정확하고 편리하며 전기 에너지를 열 에너지로 효율 좋게 변환시킬 수 있다.
본 발명의 일 과제는 증착 물질에 의한 오염이 방지되는 증착 장비용 가열 어셈블리를 제공하는 것에 있다.
본 발명의 다른 과제는 외부 환경을 오염시키지 않는 크루시블을 포함하는 증착 장비용 가열 어셈블리를 제공하는 것에 있다
본 발명의 또 다른 과제는 내구성이 향상된 크루시블을 포함하는 증착 장비용 가열 어셈블리를 제공하는 것에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 양상에 따르면 내부에 증착 물질을 수용하고 서로 분리되는 상부 바디 및 하부 바디를 포함하는 크루시블; 상기 크루시블을 가열하기 위하여 상기 크루시블의 외측에 배치되는 유도 가열 코일 - 상기 유도 가열 코일에 전원이 인가되면 코일 전류가 발생하고, 상기 코일 전류는 자기장을 발생시키고, 상기 자기장의 적어도 일부가 상기 크루시블에 유도 전류를 발생시키고, 상기 유도 전류에 의해 상기 크루시블의 온도가 상승함 - ; 및 상기 크루시블과 상기 유도 가열 코일의 사이에 배치되고 상기 크루시블의 적어도 일부를 둘러싸는 격벽;을 포함하되, 상기 격벽은 상기 유도 가열 코일로부터 상기 크루시블로 상기 자기장이 전달되는 것은 허용하되, 상기 크루시블로부터 방출된 상기 증착 물질이 상기 유도 가열 코일로 전달되는 것은 차단하는 증착 장비용 가열 어셈블리가 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면 내부에 증착 물질을 수용하고 서로 분리되는 제1 상부 바디 및 제1 하부 바디를 포함하는 크루시블; 상기 크루시블의 외측에 배치되고 상기 크루시블의 적어도 일부를 둘러싸는 외부 크루시블; 상기 외부 크루시블을 가열하기 위하여 상기 외부 크루시블의 외측에 배치되는 유도 가열 코일 - 상기 유도 가열 코일에 전원이 인가되면 코일 전류가 발생하고, 상기 코일 전류는 자기장을 발생시키고, 상기 자기장의 적어도 일부가 상기 외부 크루시블에 유도 전류를 발생시키고, 상기 유도 전류에 의해 상기 외부 크루시블의 온도가 상승함 - ; 및 상기 외부 크루시블과 상기 유도 가열 코일의 사이에 배치되고 상기 외부 크루시블의 적어도 일부를 둘러싸는 제1 격벽;을 포함하되, 상기 제1 격벽은 상기 유도 가열 코일로부터 상기 외부 크루시블로 상기 자기장이 전달되는 것은 허용하되, 상기 크루시블로부터 방출된 상기 증착 물질이 상기 유도 가열 코일로 전달되는 것은 차단하는 증착 장비용 가열 어셈블리가 제공될 수 있다.
본 발명의 과제의 해결 수단이 상술한 해결 수단들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 해결 수단들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 의하면, 증착 장비용 가열 어셈블리의 격벽이 크루시블로부터 방출된 증착 물질이 유도 가열 코일에 흡착되는 것을 방지하여 증착 물질에 의한 가열 어셈블리의 오염을 막을 수 있다.
본 발명에 의하면, 크루시블이 증착 장비용 가열 어셈블리를 오염시키는 것을 크루시블에 형성된 코팅층에 의하여 방지할 수 있다.
본 발명에 의하면, 크루시블에 형성된 코팅층에 의하여 크루시블의 내구성이 향상될 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일 실시예에 따른 증착 장비용 가열 어셈블리의 블록도이다.
도 2는 일 실시예에 따른 크루시블에 관한 도면이다.
도 3은 일 실시예에 따른 유도 가열 코일에 관한 도면이다.
도 4는 일 실시예에 따른 분리 가능한 크루시블에 관한 도면이다.
도 5는 일 실시예에 따른 상부 바디와 하부 바디의 사이로 방출되는 증착 물질에 관한 도면이다.
도 6 내지 도 7은 일 실시예에 따른 체결부의 예시들에 관한 도면이다.
도 8은 일 실시예에 따른 변형된 크루시블에 관한 도면이다.
도 9는 일 실시예에 따른 크루시블에 형성된 코팅층에 관한 도면이다.
도 10은 일 실시예에 따른 격벽에 관한 도면이다.
도 11 내지 도 13은 일 실시예에 따른 외부 크루시블의 예시들에 관한 도면이다.
도 14는 일 실시예에 따른 크루시블, 유도 가열 코일 및 격벽의 배치에 관한 도면이다.
도 15 내지 도 16은 일 실시예에 따른 이중 크루시블 구조 및 격벽의 예시들에 관한 도면이다.
도 17 내지 도 18은 일 실시예에 따른 돌출부의 예시들에 관한 도면이다.
도 19는 일 실시예에 따른 가열 모듈에 관한 도면이다.
도 20은 일 실시예에 따른 열 차단 요소에 관한 도면이다.
본 명세서에 기재된 실시예는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상을 명확히 설명하기 위한 것이므로, 본 발명이 본 명세서에 기재된 실시예에 의해 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 범위는 본 발명의 사상을 벗어나지 아니하는 수정예 또는 변형예를 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하여 가능한 현재 널리 사용되고 있는 일반적인 용어를 선택하였으나 이는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 의도, 관례 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 다만, 이와 달리 특정한 용어를 임의의 의미로 정의하여 사용하는 경우에는 그 용어의 의미에 관하여 별도로 기재할 것이다. 따라서 본 명세서에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌 그 용어가 가진 실질적인 의미와 본 명세서의 전반에 걸친 내용을 토대로 해석되어야 한다.
본 명세서에 첨부된 도면은 본 발명을 용이하게 설명하기 위한 것으로 도면에 도시된 형상은 본 발명의 이해를 돕기 위하여 필요에 따라 과장되어 표시된 것일 수 있으므로 본 발명이 도면에 의해 한정되는 것은 아니다.
본 명세서에서 본 발명에 관련된 공지의 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에 이에 관한 자세한 설명은 필요에 따라 생략하기로 한다.
본 발명의 일 양상에 따르면 내부에 증착 물질을 수용하고 서로 분리되는 상부 바디 및 하부 바디를 포함하는 크루시블; 상기 크루시블을 가열하기 위하여 상기 크루시블의 외측에 배치되는 유도 가열 코일 - 상기 유도 가열 코일에 전원이 인가되면 코일 전류가 발생하고, 상기 코일 전류는 자기장을 발생시키고, 상기 자기장의 적어도 일부가 상기 크루시블에 유도 전류를 발생시키고, 상기 유도 전류에 의해 상기 크루시블의 온도가 상승함 - ; 및 상기 크루시블과 상기 유도 가열 코일의 사이에 배치되고 상기 크루시블의 적어도 일부를 둘러싸는 격벽;을 포함하되, 상기 격벽은 상기 유도 가열 코일로부터 상기 크루시블로 상기 자기장이 전달되는 것은 허용하되, 상기 크루시블로부터 방출된 상기 증착 물질이 상기 유도 가열 코일로 전달되는 것은 차단하는 증착 장비용 가열 어셈블리가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 격벽은 상기 상부 바디 및 상기 하부 바디의 사이로 방출되는 증착 물질을 차단할 수 있다.
여기서, 상기 크루시블의 소재는 금속간 화합물(intermetallic compound)일 수 있다.
여기서, 상기 하부 바디의 측벽은, 상기 측벽의 내측이 함몰되어 형성되는 함몰부를 포함하고, 상기 상부 바디는, 적어도 그 하부가 상기 하부 바디의 내부로 삽입되도록 상기 함몰부에 안착될 수 있다.
여기서, 상기 함몰부는, 상기 측벽의 상면으로부터 하방 절곡되어 연장되는 함몰부 측면 및 상기 함몰부 측면의 하단으로부터 상기 하부 바디의 내측 방향으로 연장되는 함몰부 안착면을 포함하고, 상기 상부 바디의 바닥면과 상기 함몰부 안착면이 서로 접하고 상기 상부 바디의 측면과 상기 함물부 측면이 서로 접하도록 상기 상부 바디가 상기 하부 바디에 놓여짐에 따라, 상기 증착 물질이 상기 크루시블의 외부로 유출되는 유출 경로가 절곡되는 형태로 형성되어 상기 증착 물질의 유출이 방지될 수 있다.
여기서, 상기 증착 장비용 가열 어셈블리는 상기 크루시블의 표면의 적어도 일부에 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 코팅층은 PBN 코팅층, glassy 코팅층 및 SiC 코팅층 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 격벽은 불투명한 쿼츠 및 PBN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증착 장비용 가열 어셈블리는 상기 하부 바디의 내부에 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 증착 장비용 가열 어셈블리는 상기 상부 바디 및 상기 하부 바디를 결합하기 위한 체결부;를 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 체결부는 볼트; 및 상기 볼트와 결합하기 위한 너트;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 체결부는 볼트;를 포함하고 상기 크루시블에 상기 볼트와 결합하기 위한 태핑 너트 구조가 형성될 수 있다.
여기서, 상기 증착 장비용 가열 어셈블리는 상기 상부 바디를 가열하기 위하여 상기 상부 바디의 상부에 배치되는 가열 모듈;을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증착 장비용 가열 어셈블리는 상기 가열 모듈로부터 발생되는 열을 차단하기 위하여 상기 가열 모듈의 상부에 배치되는 열 차단 요소;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 양상에 따르면 내부에 증착 물질을 수용하고 서로 분리되는 제1 상부 바디 및 제1 하부 바디를 포함하는 크루시블; 상기 크루시블의 외측에 배치되고 상기 크루시블의 적어도 일부를 둘러싸는 외부 크루시블; 상기 외부 크루시블을 가열하기 위하여 상기 외부 크루시블의 외측에 배치되는 유도 가열 코일 - 상기 유도 가열 코일에 전원이 인가되면 코일 전류가 발생하고, 상기 코일 전류는 자기장을 발생시키고, 상기 자기장의 적어도 일부가 상기 외부 크루시블에 유도 전류를 발생시키고, 상기 유도 전류에 의해 상기 외부 크루시블의 온도가 상승함 - ; 및 상기 외부 크루시블과 상기 유도 가열 코일의 사이에 배치되고 상기 외부 크루시블의 적어도 일부를 둘러싸는 제1 격벽;을 포함하되, 상기 제1 격벽은 상기 유도 가열 코일로부터 상기 외부 크루시블로 상기 자기장이 전달되는 것은 허용하되, 상기 크루시블로부터 방출된 상기 증착 물질이 상기 유도 가열 코일로 전달되는 것은 차단하는 증착 장비용 가열 어셈블리가 제공될 수 있다.
여기서, 상기 제1 격벽은 상기 제1 상부 바디 및 상기 제1 하부 바디의 사이로 방출되는 증착 물질을 차단할 수 있다.
여기서, 상기 크루시블 및 상기 외부 크루시블 중 적어도 하나의 소재는 금속간 화합물(intermetallic compound)일 수 있다.
여기서, 상기 증착 장비용 가열 어셈블리는 상기 외부 크루시블의 표면의 적어도 일부에 코팅층이 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
여기서, 상기 코팅층은 PBN 코팅층, glassy 코팅층 및 SiC 코팅층 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제1 격벽은 불투명한 쿼츠 및 PBN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 외부 크루시블은 서로 분리되는 제2 상부 바디 및 제2 하부 바디;를 포함할 수 있다.
여기서, 상기 증착 장비용 가열 어셈블리는 상기 크루시블과 상기 외부 크루시블 사이에 배치되는 제2 격벽;을 더 포함할 수 있다.
여기서, 상기 제2 격벽은 투명한 쿼츠 및 PBN 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
이하에서는 일 실시예에 따른 증착 장비용 가열 어셈블리에 대하여 설명한다.
1. 증착 장비용 가열 어셈블리
일 실시예에 따른 증착 장비용 가열 어셈블리는 피증착면에 증착 물질을 증착할 수 있는 장치이다. 상기 증착 장비용 가열 어셈블리가 동작함에 있어 유도 가열 코일은 크루시블을 가열할 수 있다. 가열에 의해 상기 크루시블의 온도가 상승함에 따라 크루시블 내에 수용된 증착 물질이 상전이 될 수 있다. 상기 상전이 된 증착 물질은 크루시블의 외부로 방출될 수 있다. 크루시블의 외부로 방출된 증착 물질은 피증착면으로 이동하여 증착될 수 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 증착 장비용 가열 어셈블리(100)의 구성을 나타내는 블록도이다.
도 1을 참고하면, 일 실시예에 따른 증착 장비용 가열 어셈블리(100)는 챔버(1000), 크루시블(3000), 유도 가열 코일(5000) 및 격벽(9000)을 포함할 수 있다. 여기서, 증착 장비용 가열 어셈블리(100)는 체결부(7000)를 더 포함할 수 있다.
피증착면에 불순물이 증착되지 않고 증착 물질이 균일하게 증착되기 위해서는 증착이 일어나는 공간이 진공 상태로 유지되어야 할 수 있다. 이를 위해 증착 장비용 가열 어셈블리(100)는 챔버(1000)를 포함할 수 있다.
챔버(1000)는 내부 공간과 외부 공간을 구분할 수 있는 밀폐성 높은 외벽을 가질 수 있다. 상기 챔버(1000)의 내부 공간에는 크루시블(3000), 유도 가열 코일(5000), 체결부(7000) 및 격벽(9000)이 배치될 수 있다. 또한, 상기 챔버(1000)의 내부 공간은 진공 상태로 유지될 수 있다.
챔버(1000)는 다양한 형상 및 소재로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 챔버(1000)는 크루시블(3000)과 유사한 형상으로 제공될 수 있다. 또는, 상기 챔버(1000)는 직육면체, 정육면체, 반원 등의 형상으로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 내부 공간과 외부 공간을 구분할 수 있고 크루시블(3000) 등을 내부에 배치할 수 있는 어떠한 형상으로든 챔버(1000)를 구현할 수 있을 것이다.
증착 물질을 수용하고 상기 증착 물질을 효과적으로 가열하기 위하여 증착 장비용 가열 어셈블리(100)는 크루시블(3000)을 포함할 수 있다. 상기 크루시블(3000)의 내부에 형성된 공간에는 증착을 하고자 하는 물질인 증착 물질이 수용될 수 있다. 상기 크루시블(3000)은 유도 가열 코일(5000)에 의해 가열될 수 있다. 상기 가열된 크루시블(3000)은 상기 증착 물질에 열을 전달하여 증착 물질의 상태를 변화시킬 수 있다.
크루시블(3000)은 다양한 소재를 이용하여 구현될 수 있다. 예를 들어, 크루시블(3000)은 전류가 잘 흐를 수 있는 속성의 소재일 수 있다. 일 예로, 상기 크루시블(3000)은 금속, 금속 합금 소재 또는 금속간 화합물(intermetallic compound, IMC)로 제공될 수 있다. 금속, 금속 합금 소재 또는 금속간 화합물의 예로는, 텅스텐, 탄탈, 몰리브덴, 스테인레스 스틸, 구리, 티타늄, 텅스텐, 니켈 및 이들에 다른 재질을 합성한 합금일 수 있다. 다른 예로, 상기 크루시블(3000)은 흑연 또는 이에 다른 재질을 합성한 물질로 제공될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 크루시블(3000)은 질화 알루미늄(aluminium nitride) 등과 같은 세라믹 재료로 제공될 수 있다.
또한, 크루시블(3000)이 유도 가열 코일(5000)에 의해 가열되는 온도를 고려하여 상기 크루시블(3000)의 소재가 선택될 수 있다. 예를 들어, 상기 크루시블(3000)이 고 온도에도 용융되지 않고 제 기능을 발휘할 수 있도록 그 소재가 선택될 수 있다.
크루시블(3000)은 다양한 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 상기 크루시블(3000)은 직육면체의 형상을 가질 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 정육면체, 원통 등 증착 물질을 수용할 수 있는 다양한 형상으로 상기 크루시블(3000)을 구현할 수 있을 것이다.
크루시블(3000)은 상부 영역과 하부 영역을 포함할 수 있다. 상기 크루시블(3000)의 하부 영역에는 증착 물질이 수용될 수 있다. 상기 크루시블(3000)의 상부 영역에는 증착 물질이 방출되어 나오는 방출부가 형성될 수 있다. 예를 들어, 크루시블(3000)의 내부 공간에 분말 상태인 증착 물질이 수용될 수 있다. 상기 증착 물질은 유도 가열 코일(5000)로부터 충분한 열량을 공급받아 기상 및/또는 플라즈마 상태로 상전이할 수 있다. 상기 상전이한 증착 물질은 상기 크루시블(3000)의 방출부를 통해 상기 크루시블(3000)의 외부로 방출될 수 있다.
도 2는 일 실시예에 따른 크루시블(3000)의 일 예에 관한 사시도이다. 도 2를 참고하면, 크루시블의 하부 영역은 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 또는, 크루시블(3000)의 상면이 직사각형 형상인 경우 그 장축과 단축의 길이비가 2:1 이상일 수 있다. 또한, 상기 크루시블(3000)의 하부 영역에 증착 물질을 수용할 수 있다.
상기 크루시블의 상부 영역은 방출부가 돌출된 형상으로 제공될 수 있고, 이를 통해 증착 물질이 상기 크루시블(3000)의 외부로 방출될 수 있다.
방출부에는 적어도 하나 이상의 노즐이 형성될 수 있다. 도 2를 참고하면, 상기 노즐의 형상은 원형일 수 있다. 또는, 상기 노즐의 형상은 사각형, 타원형 등 증착 물질이 방출될 수 있는 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 또한, 상기 노즐은 경사를 가지도록 구현될 수 있다.
상기 노즐이 복수개 형성되는 경우 복수개의 노즐들은 다양한 방식으로 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 크루시블(3000) 상면의 장축 방향에 따라 나란히 배열되도록 형성될 수 있다.
또한, 상기 복수개의 노즐들 사이의 간격은 다양하게 형성될 수 있다. 예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 복수개의 노즐들은 등간격으로 형성될 수 있다. 또는, 상기 복수개의 노즐들의 간격은 방출부의 측면으로 갈수록 점차 좁아질 수도 있다.
유도 가열 코일(5000)은 유도 가열 코일(5000)에 흐르는 코일 전류에 기초하여 주변에 자기장을 형성할 수 있다. 상기 유도 가열 코일(5000)의 주변에 형성된 자기장은 크루시블(3000)에 전류를 유도하고, 상기 유도된 전류는 상기 크루시블(3000)의 온도를 증가시킬 수 있다.
유도 가열 코일(5000)은 전류가 흐를 수 있는 다양한 소재로 구현될 수 있다. 예를 들어, 전도체가 상기 유도 가열 코일(5000)의 소재로 선택될 수 있다. 상기 전도체에는 금속, 반도체, 초전도체, 플라즈마, 흑연, 전도성 고분자 등이 있을 수 있다. 예를 들어, 유도 가열 코일(5000)은 구리로 구현될 수 있다. 다만, 상기에 국한되지 않고 다양한 소재가 선택될 수 있다.
유도 가열 코일(5000)을 구성하는 전류가 통하는 권선들은 다양한 형태를 가질 수 있다. 예를 들어, 권선의 형상은 둥근 쉐입, 직각 쉐입 등 여러 쉐입을 가질 수 있도록 다양하게 구현될 수 있다. 상기 권선의 두께 또한 목적에 따라 다양하게 구현될 수 있다.
한편, 유도 가열 코일(5000)을 구성하는 권선 내부에는 빈 공간이 형성될 수 있다. 예를 들어, 물 등의 냉각수 역할을 할 수 있는 유체가 흐르도록 상기 유도 가열 코일(5000)의 권선 내부에 빈 공간이 형성될 수 있다. 상기 유도 가열 코일(5000)을 따라 흐르는 유체는 상기 유도 가열 코일(5000)이 일정한 온도 이상으로 올라가지 않도록 온도를 제어하는 효과를 가질 수 있다.
유도 가열 코일(5000)은 크루시블(3000)의 외측에 배치될 수 있다. 도 3은 일 실시예에 따른 크루시블의 외측을 둘러싸도록 배치된 유도 가열 코일을 나타내는 사시도이다. 도 3을 참고하면, 유도 가열 코일(5000)은 크루시블(3000)의 측면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고 유도 가열 코일(5000)이 크루시블(3000)의 상면이나 하면을 둘러싸도록 배치될 수도 있다.
유도 가열 코일(5000)은 균일한 간격으로 크루시블(3000)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도 3을 참고하면, z축을 중심으로 크루시블(3000)을 둘러싸도록 배치된 유도 가열 코일(5000)은 z축 방향으로 균일한 간격으로 배치될 수 있다.
또는, 유도 가열 코일(5000)은 상이한 간격으로 크루시블(3000)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 예를 들어, 크루시블의 상부를 둘러싸는 유도 가열 코일(5000)의 z축 방향으로의 간격이 하부를 둘러싸는 유도 가열 코일(5000)의 z축 방향으로의 간격보다 좁을 수 있다.
복수개의 유도 가열 코일들이 크루시블(3000)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상기 유도 가열 코일들은 각각 상기 크루시블(3000)의 서로 다른 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 일 예로, 2개의 유도 가열 코일들이 각각 크루시블(3000)의 좌측 영역과 우측 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 다른 예로, 2개의 유도 가열 코일들이 각각 크루시블(3000)의 상부 영역과 하부 영역을 둘러싸도록 배치될 수 있다.
일 실시예에 따른 증착 장비용 가열 어셈블리(100)는 상술한 바와 같이 하나의 크루시블(3000)을 포함할 수 있으나, 상기 크루시블(3000)의 외측에 외부 크루시블이 배치되는 구조(이하 “이중 크루시블 구조”라 한다)일 수 있다. 이중 크루시블 구조인 경우 상기 크루시블(3000)의 내부에 증착 물질이 수용될 수 있다.
일 실시예에 따른 증착 장비용 가열 어셈블리(100)가 외부 크루시블을 포함하는 경우 유도 가열 코일(5000)은 외부 크루시블을 가열할 수 있다. 상기 외부 크루시블은 크루시블(3000) 및/또는 증착 물질의 온도를 증가시킬 수 있다. 상기 증착 물질의 온도가 증가하여 특정 온도 이상이 되는 경우 상기 증착 물질이 상전이 될 수 있다. 상기 상전이 된 증착 물질은 크루시블의 외부로 방출될 수 있다. 크루시블의 외부로 방출된 증착 물질은 피증착면으로 이동하여 증착될 수 있다.
일 실시예에 따른 증착 장비용 가열 어셈블리(100)는 격벽을 포함할 수 있다. 상기 격벽은 크루시블과 유도 가열 코일 사이에 배치될 수 있다. 또는, 상기 격벽은 크루시블과 외부 크루시블 사이에 배치될 수 있다. 또는, 상기 격벽은 외부 크루시블과 유도 가열 코일 사이에 배치될 수 있다.
이중 크루시블 구조 및 격벽에 대한 구체적인 사항은 후술하도록 한다.
2. 크루시블의 변형예 - 분리형 크루시블
크루시블(3000)의 상부 영역과 하부 영역은 서로 분리될 수 있다. 이하 분리될 수 있는 크루시블의 상부 영역 및 하부 영역은 각각 상부 바디 및 하부 바디로 지칭하기로 한다. 크루시블(3000)이 상부 바디 및 하부 바디로 분리될 수 있는 경우 상기 크루시블 내에 증착 물질을 용이하게 충전할 수 있는 장점을 가질 수 있다.
크루시블(3000)의 상부 바디와 하부 바디는 동일한 소재로 구현될 수 있다. 또는, 상기 상부 바디와 상기 하부 바디는 상이한 소재로 구현될 수 있다. 이 경우 상기 크루시블(3000)의 가열시 열팽창에 의해서 상기 상부 바디와 상기 하부 바디의 접합이 불안정해지는 이슈를 고려하여 상기 상부 바디 및 상기 하부 바디의 소재가 선택될 수 있다. 즉, 상기 상부 바디와 상기 하부 바디의 소재가 유사한 열팽창 계수를 가지도록 하여 상기 이슈가 발생하지 않도록 할 수 있다.
도 4는 일 실시예에 따른 크루시블의 상부 바디와 하부 바디에 관한 단면도이다. 도 4를 참고하면, 전술한 바와 같이 상기 크루시블(3000)의 상부 바디(3100)와 하부 바디(3300)는 서로 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상부 바디(3100)는 하부가 개방되고 방출부가 돌출된 형상을 가질 수 있고, 하부 바디(3300)는 상부가 개방된 직육면체의 형상을 가질 수 있다. 또한, 상기 상부 바디(3100)의 높이는 상기 하부 바디(3300)의 높이보다 작을 수 있다.
크루시블(3000)은 상부 바디(3100)의 하부 및 하부 바디(3300)의 상부가 서로 결합하여 구현될 수 있다. 상기 상부 바디(3100)의 하부 및 상기 하부 바디(3300)의 상부는 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 상부 바디(3100)의 하부 및 상기 하부 바디(3300)의 상부는 돌출된 부분이 없이 평평한 형태로 구현될 수 있다. 또는, 도 4에 도시된 바와 같이 상기 상부 바디(3100)의 하부의 외측 부분이 돌출되고 상기 하부 바디(3300)의 상부의 내측 부분이 돌출된 형태로 구현될 수 있다.
도 5는 일 실시예에 따른 상부 바디와 하부 바디의 사이로 방출되는 증착 물질에 관한 도면이다. 도 5를 참고하면, 증착 물질은 방출부를 통해 방출되어 피증착면에 증착이 될 수 있다. (경로 A) 또는, 증착 물질은 상부 바디와 하부 바디의 사이로 방출될 수 있다. (경로 B) 경로 B를 따라 방출되는 증착 물질(이하 “누설 증착 물질”이라 한다)은 피증착면에 도달하지 않을 수 있다.
누설 증착 물질은 외부 환경을 오염시킬 수 있다. 또는, 누설 증착 물질은 증착 장비용 가열 어셈블리(100)를 오염시킬 수 있다. 예를 들어, 누설 증착 물질은 유도 가열 코일(5000)에 흡착될 수 있다. 유도 가열 코일(5000)에 누설 증착 물질이 흡착되는 경우 상기 유도 가열 코일(5000)의 가열 성능이 저하될 수 있다.
체결부는 상부 바디(3100)와 하부 바디(3300)를 결합하기 위해 증착 장비용 가열 어셈블리(100)에 포함될 수 있다. 체결부를 이용하여 상부 바디(3100)와 하부 바디(3300)를 결합하는 경우 누설 증착 물질을 감소시킬 수 있다.
체결부(7000)는 다양한 소재로 구현될 수 있다. 예를 들어, 체결부(7000)가 가열되는 온도를 고려하여 상기 체결부(7000)의 소재가 선택될 수 있다.
체결부(7000)는 상부 바디(3100)와 하부 바디(3300)를 결합할 수 있는 다양한 구조로 구현될 수 있다.
일 예로, 상기 체결부(7000)는 볼트 및 너트를 포함할 수 있다. 도 6은 일 실시예에 따른 볼트 및 너트를 이용하여 상부 바디와 하부 바디를 결합하는 것에 관한 단면도이다. 도 6을 참고하면, 상부 바디(3100)에 볼트(7100)가 삽입되고 하부 바디(3300)에 너트(7300)가 삽입될 수 있다. 상부 바디(3100) 및 하부 바디(3300)에 삽입된 상기 볼트(7100) 및 상기 너트(7300)는 서로 결합할 수 있다. 상기 결합한 볼트(7100) 및 너트(7300)는 상부 바디(3100) 및 하부 바디(3300)를 결합시킬 수 있다. 도 6에는 볼트(7100) 및 너트(7300)가 각각 상부 바디(3100) 및 하부 바디(3300)에 삽입된 것으로 도시되었으나 이와 다른 방식으로 삽입될 수 있다. 예를 들어, 볼트(7100) 및 너트(7300)는 각각 하부 바디(3300) 및 상부 바디(3100)에 삽입될 수 있다.
다른 예로, 상기 체결부(7000)는 볼트(7100)를 포함할 수 있고 크루시블(3000)에 태핑 너트 구조가 형성될 수 있다. 도 7은 일 실시예에 따른 볼트 및 태핑 너트 구조에 관한 단면도이다. 도 7을 참고하면, 상부 바디(3100)에 볼트(7100)가 삽입되고 하부 바디(3300)에 태핑 너트 구조(7500)가 형성될 수 있다. 상기 볼트(7100)는 태핑 너트 구조(7500)와 결합할 수 있다. 도 7에는 볼트(7100)가 상부 바디(3100)에 삽입되고 태핑 너트 구조(7500)가 하부 바디(3300)에 형성된 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 볼트(7100)가 하부 바디(3300)에 삽입되고 태핑 너트 구조(7500)가 상부 바디(3100)에 형성될 수 있다.
크루시블(3000)의 형상을 이용하여 상기 크루시블(3000)이 증착 장비용 가열 어셈블리(100) 또는 외부 환경을 오염시키는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 크루시블(3000)의 형상을 이용하여 누설 증착 물질이 유도 가열 코일(5000)에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.
도 3을 참고하면, 크루시블(3000)이 단순한 직육면체 형상인 경우, 누설 증착 물질이 유도 가열 코일(5000) 방향으로 방출될 수 있다. 상기 크루시블(3000)의 형상을 변형하여 상기 누설 증착 물질이 유도 가열 코일(5000) 방향으로 방출되지 않도록 할 수 있다.
또는, 상부 바디(3100) 및 하부 바디(3300)가 만나는 영역이 크루시블(3000)의 외부 측면에서 보이지 않도록 상기 크루시블(3000)을 형성할 수 있다.
또는, 상부 바디(3100)의 외부 표면의 적어도 일부가 크루시블(3000)의 외부 측면에서 보이지 않도록 상기 크루시블(3000)을 형성할 수 있다.
도 8은 일 실시예에 따른 변형된 크루시블에 관한 단면도이다. 도 8을 참고하면, 상부 바디(3100) 및 하부 바디(3300)가 만나는 영역이 크루시블(3000)의 좌우로부터 보이지 않을 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 하부 바디(3300)의 외측이 상부로 연장되어 상부 바디(3100)의 측면의 적어도 일부를 감싸는 형태로 구현될 수 있다. 상기 상부 바디(3100)의 외부 표면의 적어도 일부는 상기 하부 바디(3300)의 상부로 연장된 영역에 의해 상기 크루시블(3000)의 외부 측면에서 보이지 않을 수 있다.
또는, 하부 바디(3300)의 측면의 내측 일부가 함몰되고, 상부 바디(3100)가 하부 바디(3300)에 삽입되어 상기 상부 바디(3100)의 외측 측면의 적어도 일부가 상기 하부 바디(3300)와 마주보도록 크루시블(3000)이 형성될 수 있다.
또는, 하부 바디(3300)의 측벽은 그 내측이 함몰되어 형성되는 함몰부를 포함할 수 있다. 상부 바디(3100)는 적어도 그 하부가 상기 하부 바디(3300)의 내부로 삽입될 수 있다. 또한, 상기 상부 바디(3100)가 상기 하부 바디(3300)의 함몰부에 안착될 수 있다.
상기 함몰부는 상기 하부 바디(3300) 측벽의 상면으로부터 하방 절곡되어 연장되는 함몰부 측면 및 상기 함몰부 측면의 하단으로부터 상기 하부 바디의 내측 방향으로 연장되는 함몰부 안착면을 포함할 수 있다. 또한, 상기 상부 바디의 바닥면과 상기 함몰부 안착면이 서로 접하고 상기 상부 바디의 측면과 상기 함몰부 측면이 서로 접하도록 상기 상부 바디가 상기 하부 바디에 놓여질 수 있다. 이 경우 증착 물질이 크루시블(3000)의 외부로 유출되는 유출 경로가 절곡되는 형태로 형성되어 상기 증착 물질의 유출이 방지될 수 있다.
이상에서 설명한 상부 바디(3100) 및 하부 바디(3300)의 구조 및 효과는 서로 반대로 적용될 수 있다. 예를 들어, 상부 바디(3100)의 외측이 하부로 연장되어 하부 바디(3300)의 측면을 감싸는 형태로 구현될 수 있다.
변형된 크루시블(3000)이 격벽 및/또는 외부 크루시블과 함께 증착 장비용 가열 어셈블리(100), 유도 가열 코일(5000) 또는 외부 환경을 오염시키는 것을 방지하는 것에 관한 자세한 사항은 후술하도록 한다.
크루시블(3000)이 증착 장비용 가열 어셈블리(100) 또는 외부 환경을 오염시키는 것을 방지하거나 크루시블(3000)의 내구성을 증가시키기 위하여 상기 크루시블(3000)의 표면에 코팅층이 형성될 수 있다. 상기 코팅층은 크루시블(3000)의 모든 표면에 형성될 수 있다. 또는, 상기 코팅층은 크루시블(3000)의 일부 표면에만 형성될 수 있다.
도 9는 일 실시예에 따른 크루시블에 형성된 코팅층에 관한 단면도이다. 도 9를 참고하면, 크루시블(3000)의 외부 표면 및 내부 표면에 코팅층(3700)이 형성될 수 있다. 도 9에는 코팅층(3700)의 두께가 균일한 것으로 도시되었으나 이에 한정되는 것은 아니고 크루시블의 일부 영역의 코팅층(3700)의 두께는 다른 영역의 코팅층(3700)의 두께와 상이할 수 있다.
코팅층(3700)은 크루시블(3000)이 증착 장비용 가열 어셈블리(100) 또는 외부 환경을 오염시키는 것을 방지하거나 크루시블(3000)의 내구성을 증가시킬 수 있는 물질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 코팅층(3700)은 pyrolytic boron nitride 코팅층(PBN 코팅층), glassy carbon 코팅층 및 silicon carbide 코팅층(SiC 코팅층) 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고 다양한 물질로 상기 크루시블(3000)을 코팅할 수 있다.
3. 격벽
크루시블(3000)로부터 발생하는 열이 외부로 확산되는 것을 차단하기 위하여 증착 장비용 가열 어셈블리(100)에 격벽(9000)이 포함될 수 있다.
또는, 크루시블(3000)로부터 방출된 증착 물질이 유도 가열 코일(5000)이나 증착 장비용 가열 어셈블리(100)에 흡착되는 것을 방지하기 위하여 증착 장비용 가열 어셈블리에 격벽(9000)이 포함될 수 있다. 예를 들어, 상술한 바와 같이 체결부(7000) 및/또는 코팅층(3700)에 의하여 누설 증착 물질이 방출되는 것을 방지할 수 있다. 이에 더하여, 격벽(9000)을 이용하여 누설 증착 물질이 유도 가열 코일(5000)이나 증착 장비용 가열 어셈블리(100)에 흡착되는 것을 방지할 수 있다.
격벽(9000)은 크루시블(3000)과 유도 가열 코일(5000)의 사이에 배치될 수 있다. 또는, 격벽(9000)은 크루시블(3000)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다. 일 예로, 격벽(9000)은 크루시블(3000)의 측면을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 다른 예로, 격벽(9000)은 크루시블(3000)의 측면뿐만 아니라 하면 및/또는 상면을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다.
격벽(9000)은 유도 가열 코일(5000)에 의해 발생하는 자기장의 적어도 일부를 통과시킬 수 있다. 또는, 유도 가열 코일(5000)에 의해 발생하는 자기장의 적어도 일부가 격벽(9000)을 통하여 크루시블(3000)에 유도 전류를 발생시킬 수 있다.
격벽(9000)은 증착 물질이 증착 장비용 가열 어셈블리(100)를 오염시키는 것을 방지하면서 유도 가열 코일(5000)이 크루시블(3000)을 가열하는 것을 방해하지 않을 수 있다. 예를 들어, 격벽(9000)은 크루시블(3000)과 유도 가열 코일(5000)이 배치되는 공간을 분리하여 누설 증착 물질이 상기 유도 가열 코일(5000)에 흡착되는 것을 방지하고, 상기 유도 가열 코일(5000)에 의해 발생하는 자기장의 적어도 일부가 상기 격벽(9000)을 통과하여 상기 크루시블(3000)의 온도를 증가시킬 수 있다.
도 10은 일 실시예에 따른 격벽에 관한 사시도이다. 도 10을 참고하면, 격벽(9000)은 크루시블(3000)과 유도 가열 코일(5000)의 사이에 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 격벽(9000)은 크루시블(3000)의 상면의 일부, 측면 및 하면을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 상기 격벽(9000)은 누설 증착 물질이 유도 가열 코일(5000)에 흡착되는 것을 방지하면서 증착 물질이 피증착면을 향해 방출되는 것을 방해하지 않을 수 있다.
격벽(9000)은 다양한 두께로 제작될 수 있다. 예를 들어, 격벽(9000)은 일정한 두께로 제작될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 영역에 따라 다른 두께를 가진 격벽(9000)이 제공될 수 있다.
격벽(9000)은 다양한 소재로 제작될 수 있다. 예를 들어, 격벽(9000)의 소재는 상기 격벽(9000)이 가열되는 온도를 고려하여 선택될 수 있다. 일 예로, 상기 격벽(9000)은 쿼츠를 이용하여 제작될 수 있다. 상기 쿼츠는 투명하거나 불투명할 수 있다. 다른 예로, 상기 격벽(9000)은 pyrolytic boron nitride(PBN)를 이용하여 제작될 수 있다. 또 다른 예로, 상기 격벽(9000)은 적외선이 투과될 수 있는 물질로 제작될 수 있다.
크루시블과 유도 가열 코일의 배치 및 이중 크루시블 구조 등을 고려하여 다양한 방식으로 격벽이 배치될 수 있고, 이에 대하여는 후술하도록 한다.
4. 증착 장비용 가열 어셈블리의 구현예
증착 장비용 가열 어셈블리(100)에 포함된 크루시블(3000)의 개수에 따라 다양한 방식으로 크루시블(3000), 유도 가열 코일(5000) 및 격벽(9000) 등이 배치될 수 있다. 이하에서는 이중 크루시블 구조의 구현예에 대해 살펴본 뒤 격벽(9000)을 포함한 증착 장비용 가열 어셈블리(100)의 구현예에 대해 살펴보도록 한다.
외부 크루시블은 크루시블(3000)의 외측에 배치될 수 있다. 상기 외부 크루시블은 유도 가열 코일(5000)에 의해 가열되어 상기 크루시블(3000) 및/또는 증착 물질의 온도를 증가시킬 수 있다.
외부 크루시블은 단일한 형태일 수 있다. 예를 들어, 외부 크루시블은 내부에 크루시블(3000)이 배치될 수 있는 단일한 직육면체 그릇 형태일 수 있다. 도 11은 일 실시예에 따른 외부 크루시블에 관한 단면도이다. 도 11을 참고하면, 크루시블(3000)의 측면 및 하면을 둘러싸는 형태로 외부 크루시블(3500)이 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이 외부 크루시블(3500)은 균일한 두께로 형성될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니고 상이한 두께를 가진 외부 크루시블(3500)이 크루시블(3000)의 외측에 배치될 수 있다.
또는, 외부 크루시블(3500)은 서로 분리될 수 있는 바디들의 집합으로 이루어질 수 있다. 상기 바디들은 동일한 소재로 구현될 수 있다. 또는, 상기 바디들은 상이한 소재로 구현될 수 있다. 이 경우 외부 크루시블(3500)의 가열시 열팽창에 의해서 바디들 사이의 접합이 불안정해지는 이슈를 고려하여 상기 바디들의 소재가 선택될 수 있다. 즉, 상기 바디들의 소재가 유사한 열팽창 계수를 가지도록 하여 상기 이슈가 발생하지 않도록 할 수 있다.
일 예로, 외부 크루시블(3500)은 상부 바디와 하부 바디로 분리될 수 있다. 이하에서는 크루시블(3000)의 상부 바디 및 하부 바디는 각각 제1 상부 바디 및 제1 하부 바디로, 외부 크루시블(3500)의 상부 바디 및 하부 바디는 각각 제2 상부 바디 및 제2 하부 바디로 표현한다.
도 12는 일 실시예에 따른 제2 상부 바디 및 제2 하부 바디로 분리되는 외부 크루시블에 관한 단면도이다. 도 12를 참고하면, 전술한 바와 같이 상기 외부 크루시블(3500)의 제2 상부 바디(3510)와 제2 하부 바디(3530)는 서로 분리될 수 있다. 도시된 바와 같이, 제2 상부 바디(3510)는 하부가 개방되고 상부의 일부가 개방된 형상을 가질 수 있고, 제2 하부 바디(3530)는 상부가 개방된 직육면체의 형상을 가질 수 있다.
외부 크루시블(3500)은 제2 상부 바디(3510)의 하부 및 제2 하부 바디(3530)의 상부가 서로 결합하여 구현될 수 있다. 상기 제2 상부 바디(3510)의 하부 및 상기 제2 하부 바디(3530)의 상부는 다양한 형상으로 구현될 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 상부 바디(3510)의 하부 및 상기 제2 하부 바디(3530)의 상부는 돌출된 부분이 없이 평평한 형태로 구현될 수 있다. 또는, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 제2 상부 바디(3510)의 하부의 외측 부분이 돌출되고 상기 제2 하부 바디(3530)의 상부의 내측 부분이 돌출된 형태로 구현될 수 있다.
다른 예로, 외부 크루시블(3500)은 제2 상부 바디 및 제2 하부 바디를 포함하는 셋 이상의 바디들로 분리될 수 있다. 상기 바디들은 동일한 형상 및/또는 상이한 형상으로 구현될 수 있다.
도 13은 일 실시예에 따른 셋 이상의 바디들로 분리되는 외부 크루시블에 관한 단면도이다. 도 13을 참고하면, 외부 크루시블(3500)은 하나의 바디로 크루시블(3000)의 하면을 둘러싸고, 각각 세 개의 바디들로 크루시블(3000)의 좌면과 우면을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이 각각의 바디들은 직육면체의 형상을 갖도록 구현될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고, 상기 바디들은 크루시블(3000)을 둘러쌀 수 있는 다양한 개수, 다양한 형상 및 다양한 배치 등으로 구현될 수 있다.
이하에서는 격벽(9000)을 포함한 증착 장비용 가열 어셈블리(100)의 구현예에 대해 살펴보도록 한다.
도 14는 일 실시예에 따른 하나의 크루시블, 유도 가열 코일 및 격벽에 관한 단면도이다. 도 14를 참고하면, 격벽(9000)은 크루시블(3000) 및 유도 가열 코일(5000)의 사이에 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 격벽(9000)은 하부 바디(3300)의 적어도 일부를 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 격벽(9000)은 균일한 두께로 형성될 수 있다.
도 14에 도시된 바와 같이, 크루시블(3000)의 형상 및/또는 격벽(9000)의 존재에 의해 누설 증착 물질이 유도 가열 코일(5000)에 흡착되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 누설 증착 물질은 상부로 돌출된 하부 바디(3300)에 의해 유도 가열 코일(5000) 방향으로 방출되지 않을 수 있다. 또한, 상기 누설 증착 물질은 격벽(9000)에 의해 유도 가열 코일(5000)에 흡착되지 않을 수 있다.
이중 크루시블 구조인 경우 격벽은 외부 크루시블(3500)과 유도 가열 코일(5000) 사이에 배치될 수 있다. 또는, 격벽은 크루시블(3000)과 외부 크루시블(3500) 사이에 배치될 수 있다. 이하에서는 외부 크루시블(3500)과 유도 가열 코일(5000) 사이에 배치되는 격벽을 제1 격벽, 크루시블(3000)과 외부 크루시블(3500) 사이에 배치되는 격벽을 제2 격벽으로 표현한다.
도 15는 일 실시예에 따른 제1 격벽에 관한 단면도이다. 도 15를 참고하면, 제1 격벽(9100)은 외부 크루시블(3500) 및 유도 가열 코일(5000)의 사이에 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 외부 크루시블(3500)은 크루시블(3000)의 측면에 배치될 수 있다. 이 경우 상기 제1 격벽(9100)은 외부 크루시블(3500)의 측면과 하면 및 크루시블(3000) 하면을 둘러싸는 형태로 배치될 수 있다. 또한, 상기 제1 격벽(9100)의 높이는 상기 외부 크루시블(3500)의 높이보다 크게 구현될 수 있다. 다만 이에 한정되는 것은 아니고 외부 크루시블(3500)의 적어도 일부를 둘러쌀 수 있는 다양한 형태로 제1 격벽(9100)이 배치될 수 있다.
도 16은 일 실시예에 따른 제1 격벽 및 제2 격벽에 관한 단면도이다. 도 16을 참고하면, 제2 격벽(9300)은 크루시블(3000)과 외부 크루시블(3500)의 사이에 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 상기 제2 격벽(9300)은 제1 하부 바디(3300)의 적어도 일부를 둘러싸도록 배치될 수 있다.
도 16에 도시된 바와 같이, 크루시블(3000)의 형상 및/또는 제1 격벽(9100), 제2 격벽(9300)의 존재에 의해 누설 증착 물질이 유도 가열 코일(5000)에 흡착되는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어, 누설 증착 물질은 상부로 돌출된 제1 하부 바디(3300)에 의해 유도 가열 코일(5000) 방향으로 방출되지 않을 수 있다. 또한, 상기 누설 증착 물질은 제1 격벽(9100) 및/또는 제2 격벽(9300)에 의해 유도 가열 코일(5000)에 흡착되지 않을 수 있다.
5. 추가적인 구성 요소
크루시블(3000)의 내부에는 돌출부가 형성될 수 있다. 상기 돌출부는 증착 물질이 크루시블(3000)의 벽을 따라 올라오는 것을 방지할 수 있다. 예를 들어 증착 물질이 고체 상태의 알루미늄인 경우, 알루미늄이 가열에 의해 액체 상태로 상전이할 수 있다. 액체 상태의 알루미늄은 크루시블(3000)의 벽을 따라 올라와서 증착 장비용 가열 어셈블리(100)의 주변 부품을 오염시키거나 파손시킬 수 있다. 돌출부가 크루시블(3000)의 내부에 형성되는 경우 액체 상태의 알루미늄이 벽을 따라 올라오는 것을 방지할 수 있다.
돌출부는 크루시블의 하부 바디(3300)의 내부에 형성될 수 있다. 돌출부가 형성된 하부 바디(3300)의 영역은 다른 영역에 비해 두께가 두꺼울 수 있다. 또는, 하부 바디(3300) 내부에 돌출부가 형성된 경우 돌출부가 형성되지 않은 하부 바디(3300)에 비해 하부 바디(3300) 내부의 표면적이 증가할 수 있다.
도 17 내지 도 18은 일 실시예에 따른 크루시블의 하부 바디의 내부에 형성된 돌출부의 예시들에 관한 단면도이다. 도 17을 참고하면, 돌출부(3310)는 하부 바디(3300)의 내부에 톱니 모양으로 형성될 수 있다. 또는, 도 18을 참고하면, 돌출부(3310)는 하부 바디(3300)의 내부에 둥근 형상으로 형성될 수 있다. 다만, 돌출부(3310)의 형상은 이에 한정되는 것은 아니고, 하부 바디(3300)의 내부에 수용되는 증착 물질이 벽을 따라 올라오는 것을 방지할 수 있다면 다양한 형상으로 형성될 수 있다.
돌출부(3310)는 다양한 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 돌출부(3310)는 크루시블(3000)과 동일한 재질로 형성될 수 있다. 또는, 상기 돌출부(3310)는 고온 환경 및/또는 진공 환경을 견딜 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 또한, 돌출부(3310)의 표면에도 상술한 코팅층(3700)이 형성될 수 있다.
상술한 바와 같이, 크루시블의 상부 바디(3100)에는 증착 물질이 방출되어 나오는 방출부가 형성될 수 있다. 증착 물질이 크루시블(3000)로부터 원활히 방출되는 것은 상기 방출부에 증착 물질이 흡착되는 등으로 인해 방해받을 수 있다. 상기 증착 물질이 상기 방출부에 흡착되는 것을 방지하기 위해 증착 장비용 가열 어셈블리(100)에 가열 모듈이 포함될 수 있다.
크루시블(3000)의 형상 및/또는 유도 가열 코일(5000)의 배치 등에 따라 상기 크루시블(3000)의 일 영역과 유도 가열 코일(5000) 사이의 간격이 상기 크루시블(3000)의 다른 영역과 유도 가열 코일(5000) 사이의 간격보다 클 수 있다. 상기 간격이 큰 경우 상기 크루시블(3000)의 일 영역은 다른 영역에 비해 가열 온도가 낮아질 수 있다. 가열 모듈은 상기 온도가 낮은 크루시블(3000)의 일 영역을 가열하기 위해 배치될 수 있다. 또는, 가열 모듈은 상기 온도가 낮은 크루시블(3000)의 일 영역에 대응되도록 배치될 수 있다.
가열 모듈에 의해 가열되는 크루시블(3000)의 일 영역의 온도는 상기 크루시블(3000)의 다른 영역의 온도와 유사할 수 있다. 또는, 가열 모듈에 의해 가열되는 크루시블(3000)의 일 영역의 온도는 상기 크루시블(3000)의 다른 영역의 온도와 상이할 수 있다. 예를 들어, 가열 모듈에 의해 가열되는 크루시블(3000)의 일 영역의 온도는 상기 크루시블(3000)의 다른 영역의 온도보다 높을 수 있다.
가열 모듈은 크루시블의 상부 바디(3100) 근처에 배치될 수 있다. 예를 들어, 상부 바디(3100)의 일 방향을 따라 방출부가 형성된 경우, 가열 모듈은 상기 방출부의 주변부의 적어도 일부를 감싸는 형태로 배치될 수 있다. 상기 배치된 가열 모듈은 증착 물질이 크루시블로부터 방출되는 것을 방해하지 않으면서 방출부를 가열할 수 있다.
도 19은 일 실시예에 따른 가열 모듈에 관한 단면도이다. 도 19를 참고하면, 가열 모듈(5300)은 상부 바디(3100)에 형성된 방출부의 측면에 배치될 수 있다. 도시된 바와 같이, 유도 가열 코일(5000)과 방출부 사이의 간격은 유도 가열 코일(5000)과 크루시블의 하부 영역(3300) 사이의 간격보다 클 수 있다. 가열 모듈(5300)은 유도 가열 코일(5000)과의 간격이 큰 방출부를 가열하기 위해 배치될 수 있다. 또는, 가열 모듈(5300)은 유도 가열 코일(5000)과의 간격이 큰 방출부에 대응되도록 배치될 수 있다.
또한, 도 19에 도시된 바와 같이, 가열 모듈(5300)은 상부 바디(3100)와 격벽(9000)의 사이 및 상기 격벽(9000)의 상면의 적어도 일부에 대응되도록 배치될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니고 증착 물질이 크루시블(3000)로부터 방출되는 것을 방해하지 않으면서 방출부를 가열할 수 있는 다양한 방식으로 배치될 수 있다.
도 19에는 하나의 크루시블(3000)만 도시되어 있으나, 이중 크루시블 구조인 경우에도 적용될 수 있다. 이중 크루시블 구조인 경우 가열 모듈(5300)은 제1 상부 바디 근처에 배치될 수 있다.
다양한 종류의 가열 수단이 가열 모듈(5300)로써 선택될 수 있다. 일 예로, 가열 모듈(5300)은 유도 가열 코일을 포함할 수 있다.
또는, 가열 모듈(5300)은 저항 가열 수단을 포함할 수 있다. 저항 가열 수단이란 전원이 인가되면 열이 발생하는 저항체를 의미할 수 있다. 예를 들어, 가열 모듈(5300)은 금속 발열체 및/또는 비금속 발열체를 포함할 수 있다. 금속 발열체는 철, 크롬, 알루미늄, 니켈, 텅스텐, 탄탈, 몰리브덴, 백금 등을 포함할 수 있다. 비금속 발열체는 탄화규소, 이산화몰리브덴, 란탄크로마이드, 흑연 등을 포함할 수 있다.
크루시블(3000)의 방출부 및/또는 가열 모듈(5300)의 상부에는 피증착면이 포함된 기판 등이 배치될 수 있다. 크루시블(3000) 및/또는 가열 모듈(5300)이 방출하는 열로 인해 상기 기판 등의 온도가 증가할 수 있다.
크루시블(3000) 및/또는 가열 모듈(5300)이 방출하는 열이 상기 기판 등의 온도를 증가시키는 것을 방지하기 위해 열 차단 요소가 배치될 수 있다. 열 차단 요소는 상기 가열 모듈(5300)과 상기 기판의 사이에 배치될 수 있다. 또는, 열 차단 요소는 상기 가열 모듈(5300)의 상부에 배치될 수 있다. 또는, 열 차단 요소는 크루시블(3000)로부터 방출된 증착 물질이 피증착면으로 이동하는 것을 방해하지 않도록 배치될 수 있다.
도 20은 일 실시예에 따른 열 차단 요소에 관한 단면도이다. 도 20을 참고하면, 열 차단 요소(5500)는 가열 모듈(5300)의 상부에 배치될 수 있다. 도 20에는 하나의 크루시블(3000)만 도시되어 있으나, 이중 크루시블 구조인 경우에도 마찬가지로 열 차단 요소(5500)가 적용될 수 있다.
상기에서는 실시예를 기준으로 본 발명의 구성과 특징을 설명하였으나 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 사상과 범위 내에서 다양하게 변경 또는 변형할 수 있음은 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자에게 명백한 것이며, 따라서 이와 같은 변경 또는 변형은 첨부된 특허청구범위에 속함을 밝혀둔다.
한편, 도시된 도면 및 설명에서 방출부가 윗방향으로 형성된 것으로 도시 및 설명되었으나 이는 증착 장비가 상향식 장비하는 것을 의미하는 것은 아니고, 상향식 장비뿐만 아니라 하향식 및 측향식 장비 등일 수도 있다.
100: 증착 장비용 가열 어셈블리 1000: 챔버
3000: 크루시블 3100: 상부 바디
3300: 하부 바디 3310: 돌출부
3500: 외부 크루시블 3510: 제2 상부 바디
3530: 제2 하부 바디 3700: 코팅층
5000: 유도 가열 코일 5300: 가열 모듈
5500: 열 차단 요소 7000: 체결부
7100: 볼트 7300: 너트
7500: 태핑 너트 구조 9000: 격벽
9100: 제1 격벽 9300: 제2 격벽

Claims (21)

  1. 내부에 증착 물질을 수용하는 제1 공간을 제공하고 서로 분리되는 상부 바디 및 하부 바디를 포함하는 크루시블;
    상기 크루시블을 가열하기 위하여 상기 크루시블의 외측인 제2 공간에 배치되는 유도 가열 코일 - 상기 유도 가열 코일에 전원이 인가되면 코일 전류가 발생하고, 상기 코일 전류는 자기장을 발생시키고, 상기 자기장의 적어도 일부가 상기 크루시블에 유도 전류를 발생시키고, 상기 유도 전류에 의해 상기 크루시블의 온도가 상승함에 따라 상기 증착 물질이 가열됨 - ; 및
    상기 크루시블과 상기 유도 가열 코일의 사이에 상기 크루시블을 둘러싸도록 배치되어 그 내면과 상기 크루시블 사이에 제3 공간을 제공하며, 적어도 단일한 측벽으로 형성되어 상기 자기장에 의해 가열되어 상기 상부 바디 및 상기 하부 바디 사이에 형성된 접촉면을 통해 상기 제1 공간으로부터 상기 제3 공간으로 유출된 상기 증착 물질이 상기 제2 공간으로 방출되는 것을 차단하여 상기 증착 물질이 상기 유도 가열 코일에 흡착되는 것을 방지하는 격벽 - 상기 격벽은 상기 자기장을 통과시켜 상기 자기장이 상기 크루시블로 전달되는 것은 허용하되 상기 자기장에 의해 유도 가열되지 않음 - ;을 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 크루시블의 소재는 금속간 화합물(intermetallic compound)인
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 바디의 측벽은, 상기 하부 바디의 측벽의 내측이 함몰되어 형성되는 함몰부를 포함하고,
    상기 상부 바디는, 적어도 그 하부가 상기 하부 바디의 내부로 삽입되도록 상기 함몰부에 안착되어 상기 접촉면이 절곡되는 형태로 형성되는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 함몰부는, 상기 하부 바디의 측벽의 상면으로부터 하방 절곡되어 연장되는 함몰부 측면 및 상기 함몰부 측면의 하단으로부터 상기 하부 바디의 내측 방향으로 연장되는 함몰부 안착면을 포함하고,
    상기 상부 바디의 바닥면과 상기 함몰부 안착면이 서로 접하고 상기 상부 바디의 측면과 상기 함몰부 측면이 서로 접하도록 상기 상부 바디가 상기 하부 바디에 놓여짐에 따라, 상기 증착 물질이 상기 크루시블의 외부로 유출되는 유출 경로가 절곡되는 형태로 형성되어 상기 증착 물질의 유출이 방지되는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 크루시블의 표면의 적어도 일부에 코팅층이 형성되고,
    상기 코팅층은 PBN 코팅층, glassy 코팅층 및 SiC 코팅층 중 적어도 하나를 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 바디의 측벽은, 상기 상부 바디의 측면의 적어도 일부를 감싸는 형태로 제공되도록 상기 하부 바디의 측벽의 외측이 상기 상부 바디 방향으로 연장되어 상기 증착 물질이 상기 크루시블의 외부로 유출되는 유출 경로가 절곡되는 형태로 형성되어 상기 증착 물질의 유출이 방지되는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 격벽은 불투명한 쿼츠 및 PBN 중 적어도 하나를 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 하부 바디의 내부에 돌출부가 형성되는 것을 특징으로 하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  9. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 바디 및 상기 하부 바디를 결합하기 위한 체결부;를 더 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  10. 제9 항에 있어서,
    상기 체결부는
    볼트; 및
    상기 볼트와 결합하기 위한 너트;를 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  11. 제9 항에 있어서,
    상기 체결부는 볼트;를 포함하고
    상기 크루시블에 상기 볼트와 결합하기 위한 태핑 너트 구조가 형성되는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 상부 바디를 가열하기 위하여 상기 상부 바디의 상부에 배치되는 가열 모듈;을 더 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 가열 모듈로부터 발생되는 열을 차단하기 위하여 상기 가열 모듈의 상부에 배치되는 열 차단 요소;를 더 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  14. 내부에 증착 물질을 수용하는 제1 공간을 제공하고 서로 분리되는 제1 상부 바디 및 제1 하부 바디를 포함하는 크루시블;
    상기 크루시블의 외측에 배치되고 상기 크루시블의 적어도 일부를 둘러싸는 외부 크루시블;
    상기 외부 크루시블을 가열하기 위하여 상기 외부 크루시블의 외측인 제2 공간에 배치되는 유도 가열 코일 - 상기 유도 가열 코일에 전원이 인가되면 코일 전류가 발생하고, 상기 코일 전류는 자기장을 발생시키고, 상기 자기장의 적어도 일부가 상기 외부 크루시블에 유도 전류를 발생시키고, 상기 유도 전류에 의해 상기 외부 크루시블의 온도가 상승함에 따라 상기 증착 물질이 가열됨 - ; 및
    상기 외부 크루시블과 상기 유도 가열 코일의 사이에 상기 외부 크루시블을 둘러싸도록 배치되어 그 내면과 상기 외부 크루시블 사이에 제3 공간을 제공하며, 적어도 단일한 측벽으로 형성되어 상기 자기장에 의해 가열되어 상기 제1 상부 바디 및 상기 제1 하부 바디 사이에 형성된 접촉면을 통해 상기 제1 공간으로부터 상기 제3 공간으로 유출된 상기 증착 물질이 상기 제2 공간으로 방출되는 것을 차단하여 상기 증착 물질이 상기 유도 가열 코일에 흡착되는 것을 방지하는 제1 격벽 - 상기 제1 격벽은 상기 자기장을 통과시켜 상기 자기장이 상기 크루시블로 전달되는 것은 허용하되 상기 자기장에 의해 유도 가열되지 않음 - ;을 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  15. 제14 항에 있어서,
    상기 크루시블 및 상기 외부 크루시블 중 적어도 하나의 소재는 금속간 화합물(intermetallic compound)인
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  16. 제14 항에 있어서,
    상기 외부 크루시블의 표면의 적어도 일부에 코팅층이 형성되고,
    상기 코팅층은 PBN 코팅층, glassy 코팅층 및 SiC 코팅층 중 적어도 하나를 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  17. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 하부 바디의 측벽은, 상기 제1 상부 바디의 측면의 적어도 일부를 감싸는 형태로 제공되도록 상기 제1 하부 바디의 측벽의 외측이 상기 제1 상부 바디 방향으로 연장되어 상기 증착 물질이 상기 크루시블의 외부로 유출되는 유출 경로가 절곡되는 형태로 형성되어 상기 증착 물질의 유출이 방지되는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  18. 제14 항에 있어서,
    상기 제1 격벽은 불투명한 쿼츠 및 PBN 중 적어도 하나를 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  19. 제14 항에 있어서,
    상기 외부 크루시블은 서로 분리되는 제2 상부 바디 및 제2 하부 바디;를 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  20. 제14 항에 있어서,
    상기 크루시블과 상기 외부 크루시블 사이에 배치되는 제2 격벽;을 더 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
  21. 제20 항에 있어서,
    상기 제2 격벽은 투명한 쿼츠 및 PBN 중 적어도 하나를 포함하는
    증착 장비용 가열 어셈블리.
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