KR20220132707A - 수평형 고주파 유도가열 시스템 - Google Patents

수평형 고주파 유도가열 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 수평형 고주파 유도가열 시스템을 개시한다. 개시된 수평형 고주파 유도가열 시스템은 챔버의 내부에 설치되며, 증착을 위한 물질을 수용하는 크루시블과, 상기 크루시블을 가열하도록 고주파를 발진하는 유도가열 유닛과, 내부에 상기 크루시블과 상기 유도가열 유닛을 수용하며, 상기 유도가열 유닛에 의해 상기 크루시블로 집속되는 전자기장의 세기를 조절하고, 상기 크루시블과 상기 유도가열 유닛을 보호 및 단열하는 단열하우징 유닛을 구비하는 것을 특징으로 한다. 따라서 본 발명은 크루시블의 모든 영역에서 온도 편차를 줄이면서 크루시블을 균일하게 가열할 수 있으며, 크루시블의 가열을 위한 유도가열 유닛의 전압을 낮추면서 전류 세기를 높일 수 있다.

Description

수평형 고주파 유도가열 시스템{HIGH FREQUENCY INDUCTION HEATING DEVICE}
본 발명은 수평형 고주파 유도가열 시스템에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 크루시블의 모든 영역에서 온도 편차를 줄이면서 크루시블을 균일하게 가열할 수 있으며, 크루시블의 가열을 위한 유도가열 유닛의 전압을 낮추면서 전류 세기를 높일 수 있도록 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템에 관한 것이다.
통상적으로, 유기 발광 다이오드(OLED: Organic Light Emitting Diode)를 제조하는 공정 중 증발 증착 공정(thermal evaporation deposition)은 실리콘 웨이퍼 상에 유기물을 증착하기 위한 것으로, 유기물 발광 재료를 고진공 상태에서 기체로 증발시켜 실리콘 웨이퍼(기판) 상에 유기물을 증착한다.
이때 증발 증착 공정에서는 고주파를 발생하여 크루시블(CRUCIBLE; 도가니)을 가열하는 유도가열 방식을 많이 사용하고 있다.
그리고 일반적인 고주파 유도가열 방식은 크루시블의 내부에 액상 또는 파우더 형태의 증착 물질을 투입하고, 크루시블의 외부에 설치되는 고주파 유도코일을 이용하여 크루시블을 가열하여 크루시블 내부의 증착 물질을 기화시킨다.
이러한 고주파 유도가열 방식은 크루시블을 가열하기 위한 고주파 유도코일에 전력을 공급하는 것만으로 사용이 가능하므로, 크루시블을 외부와 완전하게 분리한 상태에서 사용이 가능하므로, 진공 챔버에의 사용이 용이한 이점이 있다.
그러나 상기와 같은 종래 기술의 유도가열 장치는, 크루시블을 가열하기 위한 유도가열 코일의 절연상태가 취약하고, 발진 효율을 높이기 위해서는 유도가열 코일에 고전압을 인가하여야 하므로, 열이 많이 발생하며, 크루시블을 보호하는 하우징의 단열효과가 저하되고, 냉각 효율이 저하되는 문제점이 있다.
따라서, 이를 개선할 필요성이 요청된다.
한편, 국내 등록특허 제10-1968819호(등록일:2019.04.08)에는 "크루시블 및 이를 포함하는 가열어셈블리"이 개시되어 있고, 국내 등록특허 제10-1474363호(등록일:2014.12.12)에는 "OLED 증착기 소스"가 개시되어 있다.
본 발명은 상기와 같은 필요성에 의해 창출된 것으로서, 유도가열 유닛에 의해 크루시블로 집속되는 전자기장의 세기를 조절하여 크루시블을 모든 영역에서 균일하게 가열할 수 있는 수평형 고주파 유도가열 시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 크루시블 가열을 위한 유도 코일부의 전압을 낮추면서 전류 세기를 높일 수 있어 크루시블의 가열효과를 향상시킬 수 있음은 물론 크루시블의 단열효과를 향상시키면서 크루시블을 보호하는 단열하우징의 냉각 효과를 향상할 수 있는 수평형 고주파 유도가열 시스템을 제공하는데 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 크루시블을 가열하기 위한 유도가열 유닛의 고정과 지지는 물론 절연상태를 안정적으로 유지할 수 있으며, 크루시블의 단열효과를 향상시키면서 단열하우징 유닛의 냉각 효과를 향상할 수 있는 수평형 고주파 유도가열 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 유도가열 유닛의 냉각을 위한 코일 냉각부를 중공형으로 형성하여 냉각수 순환을 위한 별도의 설비를 설치할 필요 없어 냉각수를 직접 순환시켜 유도가열 유닛의 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 수평형 고주파 유도가열 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 전력인가를 위한 피드스루 유닛에 중공부 형태의 냉각수 공급라인을 일체로 형성하여 하나의 부품으로 전류인가와 냉각수 순환을 함께 구현할 수 있으므로, 부품수를 줄일 수 있는 수평형 고주파 유도가열 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
또한, 본 발명은 피드스루 유닛을 진공 챔버의 내부 및 외부에서 각각 분리할 수 있도록 하여 설치 작업성과 유지보수 기능을 향상할 수 있는 수평형 고주파 유도가열 시스템을 제공하는데 또 다른 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템은, 챔버의 내부에 설치되며, 증착을 위한 물질을 수용하는 크루시블과, 상기 크루시블을 가열하도록 고주파를 발진하는 유도가열 유닛과, 내부에 상기 크루시블과 상기 유도가열 유닛을 수용하며, 상기 크루시블과 상기 유도가열 유닛을 보호 및 단열하고, 방열을 위한 냉각수가 순환하는 단열하우징 유닛을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 수평형 고주파 유도가열 시스템은 상기 유도가열 유닛에 외부의 전력을 인가하도록 상기 챔버에 결합되어 상기 유도가열 유닛과 연결되는 피드스루 유닛을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 유도가열 유닛은, 상기 크루시블을 가열하도록 상기 크루시블과 상기 단열하우징 사이에 구비되는 유도 코일부와, 상기 유도 코일부가 병렬로 연결되며, 상기 유도 코일부와 상기 피드스루 유닛을 접속하기 위한 코일접속 단자부와, 상기 유도 코일부와 상기 코일접속 단자부를 절연 지지하도록 상기 단열하우징 유닛에 구비되는 절연 지지대를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 유도 코일부는, 상기 코일접속 단자부의 +단자와 -단자 중 어느 하나의 단자에 병렬로 연결되는 복수의 제1코일부재와, 상기 코일접속 단자부의 +단자와 -단자 중 다른 하나의 단자에 병렬로 연결되는 복수의 제2코일부재와, 복수의 상기 제1코일부재와 상기 제2코일부재를 각각 연결하는 복수의 코일 연결부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 유도 코일부는, 내부로 냉각수가 순환하도록 중공 형태로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 유도 코일부는, 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 유도 코일부는, 냉각수의 순환을 위하여 중공체 형상으로 형성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 코일접속 단자부는, 상기 피드스루 유닛에 결합되는 단자결합부재와, 상기 유도 코일부가 접속되도록 상기 단자결합부재에 고정되며, 상기 유도 코일부가 병렬로 연결하는 코일접속부재를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 절연 지지대는, 상기 단열하우징 유닛의 내부 바닥면에 결합되어 상기 유도 코일부의 하부를 절연 및 단열하는 하부 절연부와, 상기 단열하우징 유닛에 결합되어 상기 유도 코일부를 지지하며, 상기 유도 코일부 사이로 삽입되는 간격유지돌부를 구비하여 상기 유도 코일부를 이격되게 지지하는 코일절연 지지부와, 상기 코일접속 단자부의 (+)단자와 (-)단자 사이에 결합되는 단자 절연부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 단열하우징 유닛은, 상면이 개방되어 상기 크루시블과 상기 유도가열 유닛을 수용하며, 외면에 냉각수가 순환하는 냉각수 순환부를 구비하는 단열 하우징과, 상기 크루시블의 배출노즐이 삽입되도록 노즐홀부가 형성되어 상기 단열 하우징의 상면을 커버하는 상부커버와, 상기 크루시블의 절연과 단열을 위하여 상기 유도가열 유닛과 상기 크루시블 사이에 구비되는 쿼츠부와, 상기 크루시블의 균일한 가열을 위하여 상기 유도가열 유닛을 통해 상기 크루시블로 집속되는 전자기장의 세기를 조절하도록 상기 단열 하우징과 상기 유도가열 유닛 사이에 구비되는 전자기장 집속 유도부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 단열하우징 유닛은, 상기 상부커버를 방열하도록 상기 상부커버에 결합되며, 상기 노즐홀부와 연통하는 배출홀부를 구비하는 방열판부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 전자기장 집속 유도부는, 상기 단열 하우징의 내면에 지지되는 지지플레이트와, 분할 형성되어 상기 지지플레이트에 복수개 결합되며, 상기 크루시블의 온도 편차에 따라 두께가 조절되는 판형 페라이트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 피드스루 유닛은, 상기 챔버에 고정되며, 단자 조립홀부가 형성되는 플랜지부와, 상기 챔버의 외부에서 상기 플랜지부를 관통하도록 결합되며, 외부의 전력라인이 접속되는 파워라인 접속부와, 상기 챔버의 내부에서 상기 파워라인 접속부에 결합되며, 상기 유도가열 유닛과 결합되는 코일단자 접속부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 파워라인 접속부 및 상기 코일단자 접속부는, 상기 유도가열 유닛으로 냉각을 위한 냉각수를 공급할 수 있도록 냉각수 공급라인이 형성되며, 상호 결합되는 부위가 실링되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 파워라인 접속부는, 상기 냉각수 공급라인이 형성되며, 상기 플랜지부에 지지되도록 상기 단자 조립홀부에 삽입되어 고정너트의 체결을 통해 상기 플랜지부에 고정되는 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명에서 상기 코일단자 접속부는, 상기 냉각수 공급라인이 형성되어 조인트 너트를 통해 상기 파워라인 접속부에 결합되어 실링처리되며, 커플러블록에 의해 상기 유도가열 유닛에 결합되는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 일 측면에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템은 종래 기술과는 달리 단열하우징 유닛을 이용하여 유도가열 유닛에 의해 크루시블로 집속되는 전자기장의 세기를 조절할 수 있으므로, 크루시블을 모든 영역에서 균일하게 가열할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템에 의하면, 크루시블을 가열하기 위하여 코일 형태로 설치되는 유도가열 유닛을 절연 지지대를 사용하여 안정되게 지지함으로써, 절연상태를 안정적으로 유지할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템에 의하면, 크루시블과 단열하우징 유닛 사이에 하부 절연부가 설치되고, 상부커버의 상면에 방열판부가 설치되어 있어 크루시블의 단열효과를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템에 의하면, 단열하우징 유닛의 냉각을 위한 냉각수 순환라인을 단열하우징 유닛의 외면에 홈 형태로 형성하여 냉각 구조가 단순화됨은 물론 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템에 의하면, 크루시블의 가열을 위하여 고주파를 발진하는 유도 코일부를 전원 공급을 위한 피드스루 유닛에 병렬로 접속할 수 있으므로, 유도 코일부에 가해지는 전압을 낮추면서 인가할 수 있는 전류를 높일 수 있어 유도 코일부의 고주파 발진 성능이 향상되어 크루시블의 가열효과가 향상되는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템에 의하면, 유도가열 유닛의 냉각을 위한 코일 냉각부와 냉각수 공급을 위한 피드스루 유닛에 냉각수 공급라인이 중공형으로 내부에 일체 형성되므로, 냉각 효과를 향상시킬 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템에 의하면, 전력인가를 위한 피드스루 유닛에 중공부 형태의 냉각수 공급라인을 일체로 형성할 수 있으므로, 하나의 부품으로 전류인가와 냉각수 순환을 동시에 구현할 수 있는 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템에 의하면, 피드스루 유닛을 진공 챔버의 내부 및 외부에서 각각 분리할 수 있으므로, 설치 작업성과 유지보수 기능을 향상할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템을 설명하기 위한 분해 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템을 설명하기 위한 사시도이다.
도 3은 도 2의 측면도이다.
도 4는 도 1의 A-A선 단면도이다.
도 5는 도 1의 B-B선 단면도이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도가열 유닛과 피드스루 유닛을 설명하기 위한 사시도이다.
도 7은 도 6의 측면도이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도가열 유닛을 설명하기 위한 요부확대 사시도이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도 코일부와 코일접속 단자부의 연결을 보인 측면도이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도가열 유닛과 피드스루 유닛의 연결상태를 설명하기 위한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피드스루 유닛을 설명하기 위한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피드스루 유닛을 설명하기 위한 단면도이다.
도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열판부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열판부를 설명하기 위한 요부확대 단면도이다.
도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도가열 유닛과 절연 지지대를 설명하기 위한 사시도이다.
도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절연 지지대를 설명하기 위한 요부확대 사시도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일절연 지지부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단자 절연부를 설명하기 위한 사시도이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템의 바람직한 실시예를 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 선들의 두께나 구성요소의 크기 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시되어 있을 수 있다.
또한, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 그러므로, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템을 설명하기 위한 분해 사시도이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템을 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 도 2의 측면도이고, 도 4는 도 1의 A-A선 단면도이고, 도 5는 도 1의 B-B선 단면도이다.
또한, 도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도가열 유닛과 피드스루 유닛을 설명하기 위한 사시도이고, 도 7은 도 6의 측면도이고, 도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도가열 유닛을 설명하기 위한 요부확대 사시도이고, 도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도 코일부와 코일접속 단자부의 연결을 보인 측면도이다.
또한, 도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도가열 유닛과 피드스루 유닛의 연결상태를 설명하기 위한 평면도이고, 도 11은 본 발명의 일 실시 예에 따른 피드스루 유닛을 설명하기 위한 사시도이고, 도 12는 본 발명의 일 실시 예에 따른 피드스루 유닛을 설명하기 위한 단면도이고, 도 13은 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열판부를 설명하기 위한 사시도이고, 도 14는 본 발명의 일 실시 예에 따른 방열판부를 설명하기 위한 요부확대 단면도이다.
또한, 도 15는 본 발명의 일 실시 예에 따른 유도가열 유닛과 절연 지지대를 설명하기 위한 사시도이고, 도 16은 본 발명의 일 실시 예에 따른 절연 지지대를 설명하기 위한 요부확대 사시도이고, 도 17은 본 발명의 일 실시 예에 따른 코일절연 지지부를 설명하기 위한 사시도이고, 도 18은 본 발명의 일 실시 예에 따른 단자 절연부를 설명하기 위한 사시도이다.
도 1 내지 도 18을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템은, 증착을 위한 물질을 수용하는 크루시블(100)과, 크루시블(100)을 가열하도록 고주파를 발진하는 유도가열 유닛(200)과, 크루시블(100) 및 유도가열 유닛(200)을 보호 및 단열하도록 크루시블(100)과 유도가열 유닛(200)을 수용하는 단열하우징 유닛(300)과, 외부의 전력을 유도가열 유닛(200)으로 인가하도록 유도가열 유닛(200)과 연결되는 피드스루 유닛(400)을 포함한다.
이러한 수평형 고주파 유도가열 시스템은 유기발광다이오드(OLED) 제조공정에서 기판에 표면처리 물질을 증착할 수 있도록 진공 챔버(10)의 내부에 설치되며, 액상 또는 파우더 형태의 증착 물질을 가열하여 기화시키고, 기화된 기체 상태의 증착 물질을 표면처리를 위한 기판측으로 배출시켜 증착시키는 습식 증착 기술에 적용될 수 있다.
예를 들어, 수평형 고주파 유도가열 시스템은, 피드스루 유닛(400)을 통해 전력이 공급되어 유도가열 유닛(200)으로 전류가 인가되면, 유도가열 유닛(200)에서 고주파가 발생하여 크루시블(100)을 가열함에 따라 크루시블(100)에 수용된 증착 물질이 기화되어 크루시블(100)에서 배출된다. 그리고, 피드스루 유닛(400)을 통해 외부에 공급되는 냉각수가 유도가열 유닛(200)을 순환하여 유도가열 유닛(200)의 온도 상승을 방지할 수 있다.
본 실시 예에서는 수평형 고주파 유도가열 시스템이 유기발광다이오드(OLED) 제조공정에 적용되는 것을 예를 들어 설명하고 있지만 금속 등의 표면 처리 기술분야에서 사용될 수도 있다.
본 실시 예에 따른 크루시블(100)은 내열성과 전기절연성 및 보온성이 우수한 석영(Quartz), 흑연계열(Graphite 계열), 탄탈럼(Tantalum), 티타늄 (Titanium), 알루미나(Alumina), 몰디브덴(Mo), 랜타넘(Lanthanum) 중 어느 하나 이상에 의해 형성될 수 있으며, 열효율이 더욱 향상되고 전기 전도도를 적정하게 유지시킬 수 있도록 서로 다른 물질에 의해 2중 구조로 형성될 수 있다.
이러한 크루시블(100)은 진공 챔버(10)의 내부에 설치되며, 그 외부에 유도가열 유닛(200)이 배치되고, 유도가열 유닛(200)에서 발생하는 고주파를 통해 유도가열 된다.
또한, 크루시블(100)은 기화된 증착 물질을 배출하기 위한 배출노즐(110)이 형성된다. 배출노즐(110)은 크루시블(100)의 상면에서 돌출 형성되며, 그 상단면이 단열하우징 유닛(300)의 외면과 동일한 수평면상에 위치하도록 단열하우징 유닛(300)에서 노출된다.
더하여 크루시블(100)은 내부에 증착 물질을 용이하게 투입할 수 있도록 상하부로 분할 형성되며, 유도가열 유닛(200)을 통해 가열될 때 단열하우징 유닛(300)에 의해 균일하게 가열된다.
본 실시 예에 따른 유도가열 유닛(200)은 피드스루 유닛(400)을 통해 전류가 인가되면 고주파를 발진하고, 고주파의 발진에 따라 크루시블(100)이 가열된다. 이러한 유도가열 유닛(200)은 고주파를 발생하는 코일이 전류를 인가하는 단자에 병렬방식으로 접속되어 코일에 가해지는 전압을 낮추면서 전류의 세기를 높게 할 수 있다. 이를 통해 고주파 발진 성능을 향상시킬 수 있으므로, 크루시블(100)의 가열 성능이 향상될 수 있다.
또한, 유도가열 유닛(200)은 사용 전력의 인가로 인하여 사용시 고온으로 가열되는데, 이를 냉각수의 순환을 통해 안정적인 냉각이 가능하여 사용상의 안전성을 높일 수 있다.
이를 위하여 본 실시 예에 따른 유도가열 유닛(200)은 고주파 발진하여 크루시블(100)을 가열하는 유도 코일부(210)와, 유도 코일부(210)를 피드스루 유닛(400)과 병렬로 연결하여 전력을 공급하기 위한 코일접속 단자부(220)와, 유도 코일부(210)를 절연 지지하도록 단열하우징 유닛(300)에 구비되는 절연 지지대(230)와, 유도 코일부(210)를 냉각하기 위한 코일 냉각부(240)를 포함한다.
이러한 유도가열 유닛(200)은 유도 코일부(210)로 인가되는 전류의 값을 2배 이상 높이면서 유도 코일부(210)에서 발생하는 전압을 현저하게 낮출 수 있으며, 코일 냉각부(240)를 이용하여 유도 코일부(210)의 온도를 효율적으로 냉각할 수 있다.
유도 코일부(210)는 코일접속 단자부(220)의 +단자와 -단자 중 어느 하나의 단자에 병렬로 연결되는 복수의 제1코일부재(211)와, 코일접속 단자부(220)의 +단자와 -단자 중 다른 하나의 단자에 병렬로 연결되는 복수의 제2코일부재(213)와, 복수의 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 연결하는 코일 연결부재(215)를 포함한다.
이러한, 유도가열 유닛(200)은 크루시블(100)의 외부에 위치하도록 절연 지지대(230)에 의해 단열하우징 유닛(300)에 절연 고정되며, 피드스루 유닛(400)을 통해 전류가 인가됨에 따라 고주파를 발진하여 크루시블(100)을 가열한다.
또한, 유도 코일부(210)는 크루시블(100)의 외부에 위치하도록 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)가 상하 일렬로 배치되며, 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213) 및 코일 연결부재(215)가 중공체 형태로 형성되어 냉각수의 순환을 위한 코일 냉각부(240)를 형성하게 된다.
또한, 유도 코일부(210)는 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)의 외면이 크루시블(100)의 외면에 보다 근접되고, 균일한 대응면을 이루도록 직사각 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)이 직사각 형상으로 형성된다. 이를 통해 각각의 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)의 이격거리를 줄일 수 있어 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)의 이격된 부위에서 전자기장의 세기가 저하되는 것을 최소화할 수 있다.
더하여 유도 코일부(210)는 직사각 형상의 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 통해 그 폭(W)을 좁히면서 크루시블(100)과 대응하는 면의 대응면의 높이(L)를 더욱 넓게 할 수 있다. 이를 통해 유도 코일부(210)는 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213) 폭(W) 증가를 방지하면서 높이(L)를 크게 할 수 있으므로, 설치공간을 줄이면서 크기를 크게 할 수 있다.
복수의 제1코일부재(211)는 직사각의 중공 파이프 형태로 형성되며, 코일접속 단자부(220)와 코일 연결부재(215)에 상하 2열로 각각 연결된다. 예를 들어 각각의 제1코일부재(211)는 일단부가 코일접속 단자부(220)의 (+)단자에 병렬로 연결되고, 타단부가 복수의 코일 연결부재(215)에 각각 직렬로 연결되어 복수의 제2코일부재(213)와 접속될 수 있다. 더하여 제1코일부재(211)는 중공의 내부로 냉각수가 순환된다.
복수의 제2코일부재(213)는 제1코일부재(211)와 동일한 단면 형상을 가지도록 직사각의 중공 파이프 형태로 형성되며, 병렬 배치된 제1코일부재(211)의 하측 및 상측에 각각 위치되어 코일접속 단자부(220)와 코일 연결부재(215)에 각각 연결된다.
예를 들어 각각의 제2코일부재(213)는 일단부가 코일접속 단자부(220)의 (-)단자에 병렬로 연결되고, 타단부가 각각의 코일 연결부재(215)에 직렬로 연결되어 복수의 제1코일부재(211)에 각각 접속될 수 있다. 구체적으로, 복수의 제2코일부재(213) 중 상측의 제2코일부재(213)는 병렬의 제1코일부재(211) 중 상측에 배치되는 제1코일부재(211)와 접속되고, 하측의 제2코일부재(213)는 병렬의 제1코일부재(211) 중 하측에 배치되는 제1코일부재(211)와 접속된다.
더하여 제2코일부재(213)도 제1코일부재(211)와 동일하게 중공의 내부로 냉각을 위한 냉각수가 순환된다.
이와 같이 유도 코일부(210)의 내부로 냉각수가 순환하면서 제2코일부재(213)와 제1코일부재(211)를 냉각하므로, 유도가열 유닛(200)이 작동함에 따라 고주파 유도가열 장치에서 발생하는 열이 외부로 확산되는 것을 최소화할 수 있다.
본 실시 예에서는 유도 코일부(210)가 2개의 제1코일부재(211)와 2개의 제2코일부재(213)에 의해 상하 4열로 병렬 연결되는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 사용자의 필요에 따라 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 3열 이상으로 병렬 연결할 수도 있다.
또한, 본 실시 예에서는 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)가 직사각 형상인 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 사용자의 필요에 따라 타원, 직사각, 삼각형으로 형성될 수 있다.
코일 연결부재(215)는 상하로 병렬 배치되는 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 접속하도록 2개가 상하로 이격되게 배치된다. 예를 들어 코일 연결부재(215)는 상측의 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 접속하기 위한 제1연결부재(215a)와, 하측의 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 접속하기 위한 제2연결부재(215b)를 구비한다.
이때, 제1연결부재(215a) 및 제2연결부재(215b)는 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)이 각각 삽입되는 결합홀부(215b)가 각각 형성되며, 냉각수의 순환을 위한 중공형태로 형성된다. 결합홀부(215b)는 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)의 끝단이 정확하게 삽입되도록 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)의 끝단이 삽입되는 내면이 단차지게 형성된다.
위와 같이 구성되는 유도가열 유닛(200)은 코일 연결부재(215)를 이용하여 상하로 배치되는 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 접속할 수 있으므로, 조립식으로 제작이 가능하여 불량의 발생을 방지하면서 신속하고 정확한 제작이 가능하다. 즉 생산성을 향상시킬 수 있다.
본 실시 예에 따른 코일접속 단자부(220)는 유도 코일부(210)을 피드스루 유닛(400)에 병렬로 접속할 수 있도록 유도 코일부(210)와 피드스루 유닛(400)에 연결된다.
구체적으로, 코일접속 단자부(220)는 피드스루 유닛(400)의 (+)단자와 (-)단자에 각각 결합되는 단자결합부재(221)와, 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)가 병렬로 각각 접속되도록 단자결합부재(221)에 결합되는 코일접속부재(223)를 포함한다. 이때, 코일접속 단자부(220)는 냉각수의 순환을 위하여 단자결합부재(221)와 코일접속부재(223)에 중공부가 형성된다.
단자결합부재(221)는 피드스루 유닛(400)의 (+)단자에 결합되는 제1결합부재(221a)와, 피드스루 유닛(400)의 (-)단자에 결합되는 제2결합부재(221b)를 구비한다. 여기서 제1결합부재(221a)는 제1코일부재(211)와 접속될 수 있고, 제2결합부재(221b)는 제2코일부재(213)와 접속될 수 있다.
코일접속부재(223)는 단자결합부재(221)에 고정되어 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)가 각각 병렬로 접속된다. 예를 들어 코일접속부재(223)는 제1결합부재(221a)가 상하로 병렬 접속되도록 제1결합부재(221a)에 결합되는 제1병렬접속부재(223a)와, 제2결합부재(221b)가 상하로 병렬 접속되도록 제2결합부재(221b)에 결합되는 제2병렬접속부재(223b)를 구비한다.
또한, 제1병렬접속부재(223a)와 제2병렬접속부재(223b)는 접속홀부(223c)가 이격되게 각각 형성되며, 접속홀부(223c)에 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)가 결합되어 병렬 접속된다.
한편, 유도 코일부(210)는 절연 지지대(230)를 통해 단열하우징 유닛(300)에 안정되게 절연고정된다.
이를 위하여 절연 지지대(230)는 유도 코일부(210)와 코일접속 단자부(220)를 단열하우징 유닛(300)과 절연시킬 수 있도록 단열하우징 유닛(300)에 결합되어 유도 코일부(210)를 절연지지하고, 코일접속 단자부(220)를 안정되게 절연시킨다. 이때, 절연 지지대(300)는 유도 코일부(210)와 코일접속 단자부(220)를 각각 절연하도록 구비된다.
구체적으로, 절연 지지대(300)는 유도 코일부(210) 및 크루시블(100)을 단열하우징 유닛(300)과 절연 및 단열하는 하부 절연부(231)와, 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 이격되게 지지하기 위한 코일절연 지지부(233)와, 코일접속 단자부(223)를 절연하기 위한 단자 절연부(235)를 포함한다. 이러한, 절연 지지대(300)는 유도가열 유닛(200)을 안정적으로 절연 및 지지할 수 있으며, 하부 절연부(231)를 통해 단열하우징 유닛(300)의 단열 효율을 향상시킬 수 있다.
하부 절연부(231)는 단열하우징 유닛(300)의 바닥에 설치가 용이하도록 2개 이상으로 분할 형성되며, 온도센서의 설치를 위한 설치홀부가 형성된다. 또한, 하부 절연부(231)는 세라믹에 의해 제작될 수 있으며, 상측에 크루시블(100)이 위치하고 양측면에 코일절연 지지부(233)가 배치된다.
코일절연 지지부(233)는 세라믹에 의해 형성되어 단열하우징 유닛(300)의 바닥에 고정되며, 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213) 각각을 이격되게 지지한다. 이를 위하여 코일절연 지지부(233)는 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)의 길이방향을 따라 이격되게 복수개 구비되며, 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213) 사이로 삽입되는 간격유지돌부(233a)가 돌출 형성된다. 간격유지돌부(233a)는 제1코일부재(211) 사이 및 제2코일부재(213) 사이로 각가 삽입되어 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 지지한다.
단자 절연부(235)는 유도 코일부(210)와 연결되는 코일접속 단자부(220)에 결합되어 (+)단자(221)와 (-)단자(223) 사이를 절연시킨다. 이러한 단자 절연부(235)는 세라믹에 의해 제작될 수 있으며, 코일접속 단자부(220)를 절연 상태가 안정되게 유지되도록 코일접속 단자부(220)에 결합된다.
예를 들어 단자 절연부(235)는 (+)단자(221)와 (-)단자(223) 사이로 삽입되는 단자절연판(235a)과, 단자절연판(235a)을 고정하도록 (+)단자(221)와 (-)단자(223)의 상면 및 하면에 결합되는 판지지블록(235b)을 구비한다. 이때, 판지지블록(235b)에는 단자절연판(235a)의 삽입되는 판삽입홈부(235c)가 형성되고, 단자절연판(235a)에는 판지지블록(235b)에 결합된 상태에서 유동이 방지되도록 블록안착홈(235d)이 형성된다. 이를 통해 단자 절연부(235)를 코일접속 단자부(220)에 결합하는 구조를 단순화하면서 안정되게 결합할 수 있다.
한편, 유도 코일부(210)와 코일접속 단자부(220)는 크루시블(100)을 가열하는 과정에서 전류의 인가로 인하여 발생하는 열이 코일 냉각부(240)를 통해 효과적으로 냉각된다.
본 실시 예에 따른 코일 냉각부(240)는, 유도 코일부(210)의 온도상승을 방지하도록 유도가열 유닛(200)에 구비되며, 피드스루 유닛(400)과 연결되어 냉각수가 순환된다. 이러한, 코일 냉각부(240)는 유도가열 유닛(200)에 일체로 형성되도록 유도 코일부(210)와 코일접속 단자부(220)가 중공부를 형성함에 따라 형성되며, 피드스루 유닛(400)을 통해 냉각수가 공급되어 순환된다. 이처럼, 코일 냉각부(240)가 중공에 의해 형성되면 냉각수 순환을 위한 냉각수 순환라인을 별도로 시공 및 설치할 필요가 없게 된다.
한편, 유도가열 유닛(200)은 냉각수의 순환시에 누수가 방지되도록 유도 코일부(210)와 코일접속 단자부(220)의 각 연결부위가 용접처리될 수 있다.
상기와 같이 구성되는 크루시블(100)과 유도가열 유닛(200)은 단열하우징 유닛(300)의 내부에 내장되어 보호 및 단열되어 진공 챔버(10)의 내부로 복사열의 확산되이 최소화된다.
예를 들어 본 실시 예에 따른 단열하우징 유닛(300)은 내부에 크루시블(100)과 유도가열 유닛(200)을 수용하며, 유도가열 유닛(200)에 의해 크루시블(100)로 집속되는 전자기장의 세기를 조절하고, 크루시블(100)과 유도가열 유닛(200)을 보호 및 단열한다. 즉 단열하우징 유닛(300)은 크루시블(100)과 유도가열 유닛(200)을 단열하고, 외부로의 열 확산을 방지하고, 전자기장의 집속을 통해 크루시블(100)을 균일하게 가열할 수 있도록 한다.
구체적으로, 단열하우징 유닛(300)은 크루시블(100)과 유도가열 유닛(200) 및 절연 지지대(400)가 안착되는 단열 하우징(310)과, 단열 하우징(310)를 커버하는 상부커버(320)와, 크루시블(100)의 절연과 단열을 위한 쿼츠부(330)와, 유도 코일부(210)를 통해 크루시블(100)로 집속되는 전자기장의 세기를 조절하는 전자기장 집속 유도부(340)를 포함한다.
또한, 단열하우징 유닛(300)은 상부커버(320)의 방열을 위한 방열판부(350)를 더 포함하며, 효과적인 단열과 방열을 위하여 단열 하우징(310)이 서스(SUS)에 의해 제작될 수 있고, 상부커버(320)가 몰리브덴(Mo)에 의해 제작될 수 있으며, 단열 하우징(310)에 냉각을 위한 냉각수가 순환된다.
단열 하우징(310)은 상면이 개방되어 상부커버(320)에 의해 커버되며, 외면에 냉각수의 순환을 위한 냉각수 순환부(311)를 구비한다. 또한, 단열 하우징(310)은 유도가열 유닛(200)의 코일접속 단자부(220)가 삽입되는 단자 삽입홀부(311)가 하부 일측에 형성된다.
냉각수 순환부(311)는 단열 하우징(310)의 외면에 형성되는 냉각수 순환홈부(311a)와, 냉각수 순환홈부(311a)를 밀폐하는 밀폐판부(311b)를 구비한다. 이러한 냉각수 순환부(311)는 냉각수 순환홈부(311a)에 의해 형성되므로, 단열 하우징(310)의 외면서 노출되는 것이 방지되며, 단열 하우징(310)의 냉각 효율을 더욱 향상시킬 수 있다.
냉각수 순환홈부(311a)는 냉각수의 순환을 위한 순환라인을 형성하며, 밀폐판부(311b)의 결합을 위한 결합단부가 내면에 형성된다.
밀폐판부(311b)는 냉각수 순환홈부(311a)의 형태에 따라 직선형과 곡선형으로 분할 형성되며, 냉각수 순환홈부(311a)의 결합단부에 결합되어 냉각수 순환홈부(311a)를 밀폐한다. 이를 통해 냉각수의 순환을 위한 냉각수 순환라인이 다양한 형상으로 형성할 수 있다.
본 실시 예에 따른 냉각수 순환홈부(311a)는 냉각수의 공급과 순환을 위한 냉각수 공급라인과 냉각수 배출라인이 연결되며, 단열 하우징(310)의 크기와 냉각 면적에 따라 다양한 형태로 형성될 수 있다.
이와 같은 단열 하우징(310)은 유지보수는 물론 크루시블(100)의 증착물질 투입이 용이하도록 상면에 상부커버(320)가 결합된다.
상부커버(320)는 단열하우징 유닛(300)의 개방과 밀폐하며, 몰리브덴(Mo)에 의해 제작될 수 있다. 이러한 상부커버(320)는 크루시블(100)의 배출노즐(110)이 관통하는 노즐홀부(321)가 형성되며, 방열판부(350)에 의해 효과적인 냉각이 이루어짐과 동시에 배출노즐(110)에서 확산되는 증착물질에 의해 오염되는 것이 방지된다.
방열판부(350)는 단열하우징 유닛(300)의 상면을 이격되게 복수개 결합되어 상부커버(320)를 방열하고, 증착물질이 노즐홀부(321)를 통해 단열하우징 유닛(300)으로 유입되는 것을 방지하게 된다.
또한, 방열판부(350)는 노즐홀부(321)와 대응하도록 연통되는 배출홀부(350a)를 구비하며, 배출홀부(350a) 사이로 증착물질의 유입을 방지하게 된다. 이러한, 방열판부(350)는 적어도 2개 이상이 이격되게 복수개 적층되며, 배출홀부(350a)가 상측으로 갈수록 확장 형성됨과 동시에 배출홀부(350a) 사이가 커버된다.
구체적으로, 방열판부(350)는 상부커버(320)의 상면에 이격되게 결합되는 제1방열판(351)과, 제1방열판(351)의 상측에 이격되게 결합되는 제2방열판(353)과, 제2방열판(353)의 상측에 이격되게 결합되는 제3방열판(355)을 구비한다.
이때, 제1방열판(351)과 제2방열판(353) 및 제3방열판(355)은 별도의 고정수단을 통해 상부커버(320)에 이격되게 결합된다. 예를 들어 상부커버(320)와 제1방열판(351) 사이, 제1방열판(351)과 제2방열판(353) 사이, 제2방열판(353)과 제3방열판(355) 사이에는 이격을 위한 박판이 구비될 수 있다.
제1방열판(351)은 상부커버(320)의 노즐홀부(321)와 대응하며, 배출노즐(110)의 노출을 위한 제1관통홀(351a)이 형성된다.
제2방열판(353)은 방열공간을 형성하도록 제1방열판(351)과 이격되며, 제1관통홀(351a)과 대응하는 부위에 제2관통홀(353a)이 형성된다. 이러한 제2방열판(353)은 제1관통홀(351a)과 제2관통홀(353a) 사이가 밀폐되도록 제2관통홀(353a)의 형성부위가 제1방열판(351)측으로 절곡되어 기체유입 방지절곡부(357)가 형성된다.
제3방열판(355)은 방열공간을 형성하도록 제2방열판(353)과 이격되며, 제2관통홀(353a)과 대응하는 부위에 제3관통홀(355a)이 형성된다. 이러한 제3방열판(355)도 제2방열판(353)과 마찬가지로 제2관통홀(353a)과 제3관통홀(355a) 사이가 밀폐되도록 제3관통홀(355a)의 형성부위가 제2방열판(353)측으로 절곡되어 기체유입 방지절곡부(357)가 형성된다.
이와 같은 방열판부(350)는 제2방열판(353)의 기체유입 방지절곡부(357) 끝단이 제1방열판(351)의 상면에 접촉되고, 제3방열판(355)의 기체유입 방지절곡부(357) 끝단이 제2방열판(353)의 상면에 접촉된다. 이를 통해 제2관통홀(353a)이 제1관통홀(351a)보다 크게 형성되고, 제3관통홀(355a)이 제2관통홀(353a)보다 크게 형성됨으로 인하여 방열판부(350)의 배출홀부(350a)가 상측으로 갈수록 경사지게 확장 형성될 수 있으며, 각 방열판 사이로 증착물질의 유입을 방지할 수 있다.
따라서 상부커버(320)와 방열판부(350)의 오염을 방지하면서 증착물질에 의해 오염을 방지할 수 있다.
본 실시 예에서는 방열판부(350)가 3개의 방열판으로 구성되는 것을 예를 들어 설명하고 있지만, 사용자의 필요에 따라 2개, 4개 이상 구비될 수도 있다.
쿼츠부(330)는 크루시블(100)의 절연과 단열을 위하여 유도 코일부(210)와 크루시블(100)사이에 결합되어 크루시블(100)의 단열효과를 향상시킬 수 있다. 이러한 쿼츠부(330)는 내부로 크루시블(100)이 삽입되며, 외면이 코일절연 지지부(233)의 간격유지돌부(233a)에 지지되고 하단이 하부 절연부(231)에 지지된다.
본 실시 예에 따른 쿼츠부(330)는 크루시블(100)의 열효율을 향상시키면서 전기 전도도를 적정하게 유지시킬 수 있도록 물질인 석영(Quartz), 흑연계열(Graphite 계열) 등에 의해 제작될 수 있다. 이를 통해 크루시블(100)의 내열성과 전기절연성 및 보온성 등이 향상시킬 수 있다.
전자기장 집속 유도부(340)는, 크루시블(100)이 모든 영역에서 균일하게 가열되도록 유도 코일부(210)와 단열 하우징(310) 내면 사이에 구비되며, 유도 코일부(210)를 통해 크루시블(100)로 집속되는 전자기장의 세기를 조절한다.
이를 위하여, 전자기장 집속 유도부(340)는 단열 하우징(310)의 내면에 결합되는 지지플레이트(341)와, 분할 형성되어 지지플레이트(341)에 복수개 결합되는 판형 페라이트(343)를 포함한다.
지지플레이트(341)는 코일절연 지지부(233) 사이에 각각 위치되도록 볼트 등과 같은 결합방식을 통해 단열 하우징(310)의 내면에 결합되며, 내면에 판형 페라이트(343)가 결합된다.
판형 페라이트(343)는 지지플레이트(341)의 상하 좌우로 복수개 배치되어 볼트 등과 같은 결합방식으로 고정된다. 이러한 판형 페라이트(343)는 크루시블(100)의 온도 편차에 따라 다양한 두께를 가지도록 형성된다.
예를 들어 판형 페라이트(343)는 그 두께가 얇아질수록 크루시블(100)로 집속되는 전자기장의 양과 세기를 약화시키고, 그 두께가 두꺼워질수록 크루시블(100)로 집속되는 전자기장의 양과 세기를 증가시킨다. 즉 판형 페라이트(343)의 두께가 얇으면 전자기장의 집속률이 저하되고, 두께가 두꺼우면 집속률이 증가된다.
이를 통해 크루시블(100)의 온도가 낮은 영역에서는 두께가 두꺼운 판형 페라이트(343)를 배치하고, 크루시블(100)의 온도가 높은 영역에서는 두께가 얇은 판형 페라이트(343)를 배치하여 크루시블(100)의 가열온도 편차를 최소화하면서 크루시블(100)을 균일하게 가열할 수 있다.
본 실시 예에 따른 피드스루 유닛(400)은 전력인가를 위한 단자와 냉각수 공급을 위한 냉각수 라인이 일체로 형성되도록 진공 챔버(10)에 결합되며, 코일접속부재(223)의 제1병렬접속부재(223a)와 제2병렬접속부재(223b)가 각각 연결된다. 이러한 피드스루 유닛(400)은 진공 챔버(10)에 용이한 조립과 유지부수가 가능하도록 구성된다.
구체적으로, 피드스루 유닛(400)은 진공 챔버(10)에 고정되는 플랜지부(410)와, 플랜지부(410)를 관통하도록 진공 챔버(10)의 외부에서 결합되는 파워라인 접속부(420)와, 진공 챔버(10)의 내부에서 파워라인 접속부(420)에 결합되어 파워라인 접속부(420)와 코일접속 단자부(220)를 연결하는 코일단자 접속부(430)를 포함한다.
이러한 피드스루 유닛(400)은 냉각수의 공급과 회수를 위하여 파워라인 접속부(420)와 코일단자 접속부(430)에 냉각수 공급라인(440)이 형성되며, 플랜지부(410)와 파워라인 접속부(420) 및 코일단자 접속부(430)의 상호 결합부위가 실링처리된다.
플랜지부(410)는 진공 챔버(10)의 설치홀에 삽입되어 파워라인 접속부(420)를 보호하는 절연배관(411)과, 절연배관(411)이 결합되며 진공 챔버(10)의 외면에서 결합되는 단자조립 플레이트(413)를 구비한다. 단자조립 플레이트(413)에는 파워라인 접속부(420)의 조립을 위한 단자 조립홀부(415)가 이격되게 2개 형성되며, 진공 챔버(10)의 외부에서 파워라인 접속부(420)가 삽입된다.
파워라인 접속부(420)는 외부의 전력 라인이 접속되도록 단자 조립홀부(415)를 통해 삽입되며, 진공 챔버(10)의 내부에서 체결되는 고정너트(421)를 통해 단자조립 플레이트(413)에 고정된다. 이때, 파워라인 접속부(420)는 단자조립 플레이트(413) 및 코일단자 접속부(430)와 각각 실링처리되며, 냉각수의 공급을 위한 냉각수 공급라인(440)이 형성된다.
또한, 파워라인 접속부(420)는 코일단자 접속부(430)를 통해 코일접속 단자부(220)의 제1결합부재(221a)가 접속되는 (+)단자부재(423)와, 코일단자 접속부(430)를 통해 제2결합부재(221b)와 접속되는 (-)단자부재(425)로 이루어질 수 있다.
코일단자 접속부(430)는 진공 챔버(10)의 내부에서 파워라인 접속부(420)에 실링 결합되며, 조인트 너트(431)를 통해 진공 챔버(10)의 내부에서 파워라인 접속부(420)에 결합된다.
또한, 코일단자 접속부(430)는 파워라인 접속부(420)의 (+)단자부재(423)와 유도가열 유닛(200)의 제1결합부재(221a)를 연결하는 제1커플러블록(433)과, 파워라인 접속부(420)의 (-)단자부재(425)와 유도가열 유닛(200)의 제2결합부재(221b)를 연결하는 제2커플러블록(435)을 구비한다.
더하여, 코일단자 접속부(430)는 중공부를 통해 냉각수 공급라인(440)이 형성되며, 파워라인 접속부(420)에 체결되는 조인트 너트(431)를 통해 파워라인 접속부(420)에 결합되어 실링처리된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템은, 유도 코일부(210)의 외측에 전자기장 집속 유도부(340)가 설치되므로, 판형 페라이트(343)의 두께 조절을 통해 유도 코일부(210)을 통해 크루시블(100)로 집속되는 전자기장의 세기를 조절할 수 있다. 따라서, 크루시블(100)로 집속되는 전자기장의 세기를 조절하여 크루시블(100)의 모든 영역에서 가열온도를 균일하게 유지시킬 수 있으므로, 증착 물질의 기화를 안정되게 진행할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 수평형 고주파 유도가열 시스템은, 고주파를 발진하여 크루시블(100)을 가열하는 유도 코일부(210)의 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)가 코일접속 단자부(220)를 통해 전원을 공급하는 피드스루 유닛(400)에 병렬로 접속되므로, 유도 코일부(210)에 가해지는 전압을 낮추면서 인가되는 전류의 세리를 높일 수 있게 된다. 따라서, 유도 코일부(210)의 고주파 발진 성능이 향상되어 크루시블(100)의 가열효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고주파 유도가열 장치는, 크루시블(100)의 가열하는 유도 코일부(210)의 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213)를 중공의 직사각 형태로 형성되므로, 제1코일부재(211)와 제2코일부재(213) 사이의 공간을 줄이면서 크루시블(100)의 외면에 보다 근접되게 설치할 수 있다. 따라서, 유도 코일부(210)에서 생성되는 자기장의 유도를 균일하게 할 수 있으므로, 손실을 줄이면서 크루시블(100)의 가열효과를 더욱 향상시킬 수 있으며, 고주파 발생과 냉각수 순환이 동시에 이루어지므로, 부품수를 줄이면서 가열과 냉각이 가능하고, 냉각 효과를 향상시킬 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 고주파 유도가열 장치는, 전력인가를 위한 피드스루 유닛(400)에 중공부 형태의 냉각수 공급라인(440)이 일체로 형성되므로, 하나의 부품으로 전력공급과 냉각수 순환을 동시에 진행할 수 있으며, 피드스루 유닛(400)을 진공 챔버(10)의 내부 및 외부에서 각각 분리할 수 있어 설치 작업성과 유지보수 기능을 향상할 수 있게 된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 하여 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다.
따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 특허청구범위에 의해서 정하여져야 할 것이다.
100 : 크루시블 200 : 유도가열 유닛
210 : 유도 코일부 211 : 제1코일부재
213 : 제2코일부재 215 : 코일 연결부재
215a : 제1연결부재 215b : 제2연결부재
215c : 결합홈부 220 : 코일접속 단자부
221 : 단자결합부재 221a : 제1결합부재
221b : 제2결합부재 223 : 코일접속부재
223a : 제1병렬접속부재 223b : 제2병렬접속부재
223c : 접속홀부 230 : 절연 지지대
231 : 하부절연부 233 : 코일절연 지지부
235 : 단자 절연부 240 : 코일 냉각부
300 : 단열하우징 유닛 310 : 단열 하우징
311 : 냉각수 순환부 320 : 상부커버
321 : 노즐홀부 330 : 쿼츠부
340 : 전자기장 집속 유도부 341 : 지지플레이트
343 : 판형 페라이트 350 : 방열판부
400 : 피드스루 유닛 410 : 플랜지부
411 : 절연배관 413 : 단자조립 플레이트
415 : 단자 조립홀부 420 : 파워라인 접속부
421 : 고정너트 423 : (+)단자부재
425 : (-)단자부재 430 : 코일단자 접속부
431 : 조인트 너트 433 : 제1커플러블록
435 : 제2커플러블록 440 : 냉각수 공급라인

Claims (14)

  1. 챔버의 내부에 설치되며, 증착을 위한 물질을 수용하는 크루시블;
    상기 크루시블을 가열하도록 고주파를 발진하는 유도가열 유닛; 및
    내부에 상기 크루시블과 상기 유도가열 유닛을 수용하며, 상기 유도가열 유닛에 의해 상기 크루시블로 집속되는 전자기장의 세기를 조절하고, 상기 크루시블과 상기 유도가열 유닛을 보호 및 단열하는 단열하우징 유닛;
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 유도가열 유닛에 외부의 전력을 인가하도록 상기 챔버에 결합되어 상기 유도가열 유닛과 연결되는 피드스루 유닛;
    을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 유도가열 유닛은, 상기 크루시블을 가열하도록 상기 크루시블과 상기 단열하우징 사이에 구비되는 유도 코일부;
    상기 유도 코일부가 병렬로 연결되며, 상기 유도 코일부와 상기 피드스루 유닛을 접속하기 위한 코일접속 단자부; 및
    상기 유도 코일부와 상기 코일접속 단자부를 절연 지지하도록 상기 단열하우징 유닛에 구비되는 절연 지지대;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 유도 코일부는, 상기 코일접속 단자부의 +단자와 -단자 중 어느 하나의 단자에 병렬로 연결되는 복수의 제1코일부재;
    상기 코일접속 단자부의 +단자와 -단자 중 다른 하나의 단자에 병렬로 연결되는 복수의 제2코일부재; 및
    복수의 상기 제1코일부재와 상기 제2코일부재를 각각 연결하는 복수의 코일 연결부재;를 포함하며,
    내부로 냉각수가 순환하는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 유도 코일부는, 다각형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  6. 제 4 항 또는 제 5 항에 있어서,
    상기 유도 코일부는, 냉각수의 순환을 위하여 중공체 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  7. 제 3 항에 있어서,
    상기 코일접속 단자부는, 상기 피드스루 유닛에 결합되는 단자결합부재; 및
    상기 유도 코일부가 접속되도록 상기 단자결합부재에 고정되며, 상기 유도 코일부가 병렬로 연결하는 코일접속부재;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  8. 제 3 항에 있어서,
    상기 절연 지지대는, 상기 단열하우징 유닛의 내부 바닥면에 결합되어 상기 유도 코일부의 하부를 절연 및 단열하는 하부 절연부;
    상기 단열하우징 유닛에 결합되어 상기 유도 코일부를 지지하며, 상기 유도 코일부 사이로 삽입되는 간격유지돌부를 구비하여 상기 유도 코일부를 이격되게 지지하는 코일절연 지지부; 및
    상기 코일접속 단자부의 (+)단자와 (-)단자 사이에 결합되는 단자 절연부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  9. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 단열하우징 유닛은, 상면이 개방되어 상기 크루시블과 상기 유도가열 유닛을 수용하며, 외면에 냉각수가 순환하는 냉각수 순환부를 구비하는 단열 하우징;
    상기 크루시블의 배출노즐이 삽입되도록 노즐홀부가 형성되어 상기 단열 하우징의 상면을 커버하는 상부커버;
    상기 크루시블의 절연과 단열을 위하여 상기 유도가열 유닛과 상기 크루시블 사이에 구비되는 쿼츠부; 및
    상기 크루시블의 균일한 가열을 위하여 상기 유도가열 유닛을 통해 상기 크루시블로 집속되는 전자기장의 세기를 조절하도록 상기 단열 하우징과 상기 유도가열 유닛 사이에 구비되는 전자기장 집속 유도부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 단열하우징 유닛은, 상기 상부커버를 방열하도록 상기 상부커버에 결합되며, 상기 노즐홀부와 연통하는 배출홀부를 구비하는 방열판부;
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 전자기장 집속 유도부는, 상기 단열 하우징의 내면에 지지되는 지지플레이트; 및
    분할 형성되어 상기 지지플레이트에 복수개 결합되며, 상기 크루시블의 온도 편차에 따라 두께가 조절되는 판형 페라이트;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  12. 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 피드스루 유닛은, 상기 챔버에 고정되며, 단자 조립홀부가 형성되는 플랜지부;
    상기 챔버의 외부에서 상기 플랜지부를 관통하도록 결합되며, 외부의 전력라인이 접속되는 파워라인 접속부; 및
    상기 챔버의 내부에서 상기 파워라인 접속부에 결합되며, 상기 유도가열 유닛과 결합되는 코일단자 접속부;를 포함하며,
    상기 파워라인 접속부 및 상기 코일단자 접속부는, 상기 유도가열 유닛으로 냉각을 위한 냉각수를 공급할 수 있도록 냉각수 공급라인이 형성되며, 상호 결합되는 부위가 실링되는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 파워라인 접속부는, 상기 냉각수 공급라인이 형성되며, 상기 플랜지부에 지지되도록 상기 단자 조립홀부에 삽입되어 고정너트의 체결을 통해 상기 플랜지부에 고정되는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 코일단자 접속부는, 상기 냉각수 공급라인이 형성되어 조인트 너트를 통해 상기 파워라인 접속부에 결합되어 실링처리되며, 커플러블록에 의해 상기 유도가열 유닛에 결합되는 것을 특징으로 하는 수평형 고주파 유도가열 시스템.
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