WO2014046455A1 - 소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원 및 이를 포함하는 증착 장비 - Google Patents

소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원 및 이를 포함하는 증착 장비 Download PDF

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WO2014046455A1
WO2014046455A1 PCT/KR2013/008396 KR2013008396W WO2014046455A1 WO 2014046455 A1 WO2014046455 A1 WO 2014046455A1 KR 2013008396 W KR2013008396 W KR 2013008396W WO 2014046455 A1 WO2014046455 A1 WO 2014046455A1
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shutter
crucible
outlet
source
vacuum evaporation
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PCT/KR2013/008396
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박상현
곽지혜
안세진
윤경훈
신기식
안승규
조아라
윤재호
조준식
유진수
박주형
어영주
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한국에너지기술연구원
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    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/243—Crucibles for source material
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/56—Apparatus specially adapted for continuous coating; Arrangements for maintaining the vacuum, e.g. vacuum locks
    • C23C14/564—Means for minimising impurities in the coating chamber such as dust, moisture, residual gases
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/06—Heating of the deposition chamber, the substrate or the materials to be evaporated
    • C30B23/066—Heating of the material to be evaporated
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10K—ORGANIC ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES
    • H10K71/00—Manufacture or treatment specially adapted for the organic devices covered by this subclass

Definitions

  • the present invention relates to a vacuum evaporation source (evaporation cell) used for vacuum deposition and evaporation equipment (evaporation equipment) comprising the same, and more particularly, a vacuum of the method of heating and evaporating the source material in the crucible (crucible)
  • a vacuum evaporation source and a deposition apparatus including the same.
  • vacuum deposition equipment technology capable of depositing compound thin films is continuously developed.
  • vacuum deposition equipment is also used to form a CIGS light absorption layer of CIGS (Cu, In, Ga, Se) solar cells.
  • the method of depositing the CIGS light absorbing layer includes co-evaporation, sputtering, electro-deposition, and organic metal vapor deposition (MOCVD). Among them, high efficiency can be obtained. Co-deposition is in the spotlight.
  • a common vacuum evaporation source is a device that vaporizes a source by heating the source material to a melting point to a solid state.
  • the crucible-type vacuum evaporation source which heats around the crucible containing the source material, can reduce the inflow of impurities and can precisely control the deposition thickness by controlling the temperature of the heating source, which is used in many processes.
  • FIG. 8 and 9 show the outlet portion of a conventional vacuum evaporation source.
  • the exit portion of the crucible 140 is covered with a shutter 40 to prevent uncontrolled deposition at the start of the deposition process.
  • the source material 30 is heated to the deposition temperature through the heating of the heater 130 while the shutter 40 is closed.
  • the shutter 40 is opened and the thickness of the thin film is controlled and deposited by adjusting the opening time.
  • the source material 30 reaches a temperature above the melting point, which causes the source material 30 to vaporize with the shutter 40 closed. It begins to remain partially deposited or condensed on the inner surface of the shutter 40.
  • a plurality of vacuum evaporation sources 100 are arranged to form a circle toward the center of the substrate so that a thin film of the source material is uniformly deposited on the substrate, and the above-described FIGS. 8 and 8 As shown in FIG. 9, the slant is disposed obliquely with respect to the surface of the chamber bottom 10 parallel to the substrate.
  • the fume residues of the source material 30 are deposited irregularly on the inner surface of the shutter 40 and then aggregated as shown in FIG. 9 when the temperature rises above the melting point again in the next process. This shows a state flowing toward the lowest of the shutter 40 inclined obliquely by gravity.
  • the residue suspended on the shutter 40 falls down into the space between the outer container 110 of the vacuum evaporation source 100 and the heater 130.
  • a short circuit occurs in the electric circuit of the heater 130, or the vacuum evaporation source 100 itself is broken, such as the heating wire of the heater 130 is broken by direct heat transfer.
  • the space between the outer container 110 and the heater 130 into which the residue is infiltrated, or the space between the heater 130 and the crucible 140 prevents direct contact between the heating wire and the crucible, prevents pressure rise, and efficiently cools. It is an essential space for this. While keeping this space intact, it is desired that the source fume residue on the inner side of the shutter 40 does not penetrate this space. In particular, structural improvements are required to prevent internal penetration of source residues even when the vacuum evaporation source is inclined obliquely, such as when co-evaporation or when depositing thin films on relatively large substrates. do.
  • the present invention has been proposed to solve the above-described problems, the vacuum evaporation source having a source residue discharge shutter according to the present invention, the outer container for providing a cylindrical inner space, and is mounted on the inner space of the outer container
  • a vacuum evaporation source body including a crucible and a heater disposed between the outer container and the crucible to heat the crucible; And an inner side of the inner side of the vacuum evaporation source body configured to open and close the outlet of the crucible, so that source residues condensed on the inner side facing the outlet of the crucible flow out to the outside of the outer container.
  • a shutter having a plurality of flow guides arranged to extend from an area corresponding to the crucible outlet of to an area outside the outer container.
  • the plurality of flow guides may protrude convexly from the inner surface of the shutter in the crucible exit direction and have a shape extending in a direction parallel to the inner surface of the shutter, and correspond to the crucible outlet.
  • the protruding height of the portion corresponding to the outer container outer region may be higher than the protruding height of the region.
  • the plurality of flow guides may be concave from the inner surface of the shutter, and may have a shape extending in a direction parallel to the inner surface of the shutter.
  • the shutter is to open and close the crucible outlet by a rotational operation about one shutter axis, the cover portion covering the outlet of the crucible; And a shutter shaft connecting portion connecting one side of the cover portion to the shutter shaft, wherein the cover portion extends in a direction away from the shutter shaft to reach an area corresponding to the outer side of the outer container.
  • the shutter opens and closes the crucible outlet by a rotational motion about one shutter axis, and covers a cover part of the outlet of the crucible;
  • a shutter shaft connecting portion connecting the one side of the cover portion and the shutter shaft, and the plurality of flow guides may be formed to guide the flow of the source residue toward the far side closer to the shutter shaft.
  • the plurality of flow guides may have at least one portion extending in a direction parallel to an imaginary line connecting the shutter shaft and the center of the cover portion.
  • the first flow guide is formed to guide the flow of the source residue from the side closer to the shutter axis in the closed state;
  • a second flow guide formed to guide the flow of the source residue from the cover portion in the shutter axial direction to the outside of the shutter shaft connecting portion with the shutter open.
  • a vacuum evaporation source comprising: a crucible having a bottom and a cylindrical or conical sidewall; An outer container surrounding the side wall of the crucible at a predetermined distance from the outer circumferential surface of the side wall of the crucible; A crucible holder configured to be installed at an outlet side of the crucible, the inner part of which is supported by a part of the crucible, and the outer part of which is supported by the outer container; A heater disposed between the side wall of the crucible and the outer container; And opening and closing the outlet of the crucible, which is disposed on the outlet side of the crucible, so that source residues condensed on the inner face facing the outlet of the crucible can flow out of the outer container and discharged. And a shutter having a plurality of flow guides arranged to extend from an area corresponding to the crucible outlet to an area outside the outer container.
  • the shutter is to open and close the crucible outlet by a rotation operation about one shutter axis, the cover portion covering the outlet of the crucible;
  • a shutter shaft connecting portion connecting the one side of the cover portion and the shutter shaft, and the plurality of flow guides may be formed to guide the flow of the source residue toward the far side closer to the shutter shaft.
  • the plurality of flow guides have a shape in which at least one portion extends in a direction parallel to an imaginary line connecting the shutter shaft and the center of the cover portion, and protrudes convexly from the inner surface of the cover portion toward the crucible exit direction. It may be to have.
  • the first flow guide is formed to guide the flow of the source residue from the side closer to the shutter axis in the closed state;
  • a second flow guide formed to guide the flow of the source residue from the cover portion in the shutter axial direction to the outside of the shutter shaft connecting portion with the shutter open.
  • Deposition equipment in accordance with an aspect of the present invention includes a substrate disposed in a vacuum chamber; And a plurality of vacuum evaporation sources disposed in the vacuum chamber, the outlet portions being inclined toward the center of the substrate, wherein the vacuum evaporation sources include: an outer container providing a cylindrical inner space; A vacuum evaporation source body including a crucible mounted to an inner space of the heater and a heater disposed between the outer container and the crucible to heat the crucible; And an inner side of the inner side of the vacuum evaporation source body configured to open and close the outlet of the crucible, so that source residues condensed on the inner side facing the outlet of the crucible flow out to the outside of the outer container. And a shutter having a plurality of flow guides disposed in an inclined direction from an area corresponding to the crucible outlet of to an area outside the outer container.
  • the plurality of flow guides may be convexly protruding from the inner surface of the shutter in the crucible exit direction, and have a shape that extends long. Furthermore, the plurality of flow guides may include a region corresponding to the crucible outlet. The protruding height of the portion corresponding to the outer container outer region may be higher than the protruding height.
  • the shutter may be configured to open and close the crucible outlet by a rotational operation about one shutter shaft, the cover part covering the outlet of the crucible; And a shutter shaft connecting portion connecting one side of the cover portion to the shutter shaft, wherein the vacuum evaporation source may be disposed so as to face the highest side from the inclined vacuum evaporation source.
  • the plurality of flow guides may have at least one portion extending in a direction parallel to an imaginary line connecting the shutter shaft and the center of the cover portion.
  • the first flow guide is formed to guide the flow of the source residue from the side closer to the shutter axis in the closed state;
  • a second flow guide formed to guide the flow of the source residue from the cover portion in the shutter axial direction to the outside of the shutter shaft connecting portion with the shutter open.
  • a deposition apparatus includes a substrate disposed in a vacuum chamber; And a plurality of vacuum evaporation sources disposed in the vacuum chamber, the outlet portions being inclined toward the center of the substrate, wherein the vacuum evaporation source comprises: a crucible having a bottom portion and a cylindrical or conical sidewall; An outer container surrounding the side wall of the crucible at a predetermined distance from the outer circumferential surface of the side wall of the crucible; A crucible holder configured to be installed at an outlet side of the crucible, the inner part of which is supported by a part of the crucible, and the outer part of which is supported by the outer container; A heater disposed between the side wall of the crucible and the outer container; And opening and closing the outlet of the crucible, which is disposed on the outlet side of the crucible, so that source residues condensed on the inner face facing the outlet of the crucible can flow out of the outer container and discharged. And a shutter having a
  • the shutter is to open and close the crucible outlet by a rotation operation about one shutter axis, the cover portion covering the outlet of the crucible; And a shutter shaft connecting portion connecting one side of the cover portion to the shutter shaft, wherein the vacuum evaporation source may be disposed so as to face the highest side from the inclined vacuum evaporation source.
  • the plurality of flow guides have a shape in which at least one portion extends in a direction parallel to an imaginary line connecting the shutter shaft and the center of the cover portion, and protrudes convexly from the inner surface of the cover portion toward the crucible exit direction. It may be to have.
  • the first flow guide is formed to guide the flow of the source residue from the side closer to the shutter axis in the closed state;
  • a second flow guide formed to guide the flow of the source residue from the cover portion in the shutter axial direction to the outside of the shutter shaft connecting portion with the shutter open.
  • a shutter for discharging the source residue to the outside of the vacuum evaporation source outer container so as to prevent the source residue condensed on the inner surface of the shutter from penetrating into the interior of the vacuum evaporation source outer container and causing a problem.
  • a vacuum evaporation source and deposition equipment comprising the same are provided.
  • the source residue can be discharged from the shutter to the outside of the outer container of the vacuum evaporation source, thereby preventing abnormality of the vacuum evaporation source due to source residue infiltration.
  • an expensive vacuum evaporation source can be used for a long time and stably, and the heat generation amount of the heater heating wire is fluctuated due to the infiltration of a small amount of source residue, thereby preventing the problem of changing the process conditions. It is effective to improve.
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the interior of the vacuum chamber of the deposition equipment according to an embodiment of the present invention.
  • Figure 2 is a schematic diagram showing an enlarged portion of the outlet of the vacuum evaporation source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a source residue discharged from the vacuum evaporation source of FIG.
  • FIG. 4 is a plan view showing the vacuum evaporation source of FIG. 2 as seen from the outlet side.
  • FIG. 5 is a plan view showing the inner surface of the shutter of the vacuum evaporation source according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a plan view showing the outer surface of the shutter of the vacuum evaporation source of FIG. 5.
  • FIG. 7 is a plan view showing the inner surface of the shutter of the vacuum evaporation source according to another embodiment of the present invention.
  • FIGS. 8 and 9 are enlarged schematic views showing an outlet portion of a conventional vacuum evaporation source.
  • source material 100 vacuum evaporation source
  • outer container 120 crucible holder
  • cover portion 202 shutter shaft connection portion
  • FIG. 1 is a schematic diagram showing the interior of the vacuum chamber of the deposition equipment according to an embodiment of the present invention.
  • the substrate 20 is disposed inside the vacuum chamber, and a plurality of vacuum evaporation sources 100 are disposed.
  • the plurality of vacuum evaporation sources 100 are arranged such that each vacuum evaporation source 100 is spaced from the center of the substrate 20 so as to deposit a thin film having a uniform thickness over the entire area of the substrate 20,
  • the direction of the outlet may be installed to be inclined toward the center of the substrate 20 with respect to the vacuum chamber bottom (10).
  • the shutter 200 is provided at the outlet side of the vacuum evaporation source 100.
  • the shutter 200 is installed to open or close the outlet of the vacuum evaporation source 100 by rotating about the shutter shaft 150.
  • the vacuum evaporation source 100 has a bottom portion and a cylindrical or conical sidewall, and has a predetermined distance from the crucible 140 accommodating the source material 30 in its inner space and the outer peripheral surface of the sidewall of the crucible 140.
  • the outer container 110 surrounding the side wall of the crucible the structure is installed on the outlet side of the crucible 140, the inner portion is supported by mounting a portion of the crucible 140, the outer portion of the A crucible holder 120 supported by the outer container 110, and a heater 130 disposed between the side wall of the crucible 140 and the outer container.
  • the shutter 200 includes a cover portion 201 covering a portion including the outlet area of the crucible 140 and a shutter shaft connection portion 202 extending from one side of the cover portion 201 and connected to the shutter shaft 150. It may include.
  • the shutter shaft 150 may be rotated by a predetermined angle by a motor (not shown) disposed outside the main body of the vacuum evaporation source 100, and the shutter 200 may cause the vacuum evaporation source ( 100) can open or close the outlet.
  • FIG. 3 is a schematic view showing a source residue discharged from the vacuum evaporation source of FIG.
  • the outlet portion of the crucible 140 is covered by the shutter 200 to prevent uncontrolled deposition.
  • the source material 30 is heated to the deposition temperature through the heating of the heater 130 while the shutter 200 is closed.
  • the shutter 200 is opened, and the thickness of the thin film is controlled and deposited by adjusting the opening time and the temperature of the crucible 140.
  • the source material 30 reaches a temperature above the melting point, which causes the source material 30 to vaporize with the shutter 200 closed. Beginning, some deposit or condensation on the inner side of the shutter 200 remains.
  • the inner surface of the shutter 200 that is, facing the exit of the crucible 140, is viewed.
  • a plurality of flow guides 220 are arranged to guide the flow of the fume residue of the source material 30 so that the source material residue is discharged out of the outer vessel 110 of the body of the vacuum evaporation source 100.
  • the flow guide 220 extends in an inclined direction of the shutter 200 from an area corresponding to the outlet of the crucible 140 to an area corresponding to an outer portion of the outer container 110.
  • the distal end of the flow guide 220 extends to a portion corresponding to the outer region S of the outer container 110 of the vacuum evaporation source 100, whereby the source residue 33 is formed along the flow guide 220. It can safely fall down to the outer area (S).
  • the flow guide 220 may have a height protruding from the inner surface of the cover portion 201 is higher than the outer side of the crucible 140, the outer side of the outer container 110. In this case, even though the inclination angle of the shutter 200 with respect to the bottom of the vacuum chamber 10 is not large, it helps to allow the source residue to flow along the flow guide 220 to the end and to be discharged to the outside.
  • FIG. 4 is a plan view showing the vacuum evaporation source of FIG. 2 as seen from the outlet side.
  • the crucible holder 120 is installed inside the outer container 110.
  • the upper end 121 outside the crucible holder 120 is supported across the upper end of the outer container 110, and the lower end 122 inside the crucible holder 120 supports the outlet of the crucible 140. Play a supportive role.
  • the lower end 122 of the crucible holder 120 may also serve to support the heating wire of the heater 130 for heating the crucible 140.
  • the left side of the figure that is, the portion of the shutter shaft 150 is the highest, and the other side of the outer container 110 goes the lowest.
  • the source residue flows along the slope while hanging on the inner surface of the shutter, and falls to the vacuum evaporation source body when the amount increases.
  • a gap G between the outer container 110 and the crucible holder 120 or the crucible holder 120 and the crucible 140 may fall easily.
  • a short circuit may occur in the electric circuit of the heater 130, or a problem may occur such that the heating wire of the heater 130 is broken by direct heat transfer.
  • the present invention since the source residue flowing along the flow guide installed on the inner surface of the shutter falls on the outer region S of the outer container 110, the occurrence of the above-described problem can be prevented.
  • the shutter 200 may include a cover portion 201 and a shutter shaft connection portion 202.
  • the shutter shaft connection portion 202 has a hole 152, it can be coupled to the shutter shaft (not shown).
  • a plurality of flow guides 220 are formed on the inner surface of the cover portion 201, that is, the surface facing the crucible outlet. As illustrated in FIGS. 1 to 3, the plurality of flow guides 220 may have a linear pattern protruding from an inner surface of the cover portion 201.
  • the linear pattern may include a plurality of first flow guides 221 disposed along an inclined direction of the shutter 200 when the vacuum evaporation source is arranged obliquely from a side closer to the shutter axis. have.
  • the plurality of first flow guides 221 may extend out of the cover portion 201, as shown in the figure.
  • the plurality of first flow guides 221 may mainly start at a portion corresponding to the crucible outlet where the source residue is formed, and may extend in the direction opposite to the shutter shaft connection portion 202 in the cover portion 201.
  • a plurality of second flow guides 222a and 222b may be provided on the inner surface of the cover portion 201.
  • the plurality of second flow guides 222a and 222b may extend from an arbitrary region of the inner surface of the cover portion 201 to the left or right side of the shutter shaft connection portion 202 to be connected to the outer portion of the cover portion 201.
  • a portion 222b of the plurality of second flow guides 222a and 222b may be connected to the plurality of first flow guides 221, respectively, and the other portion 222a may be formed separately.
  • the second flow guides 222a and 222b guide and cover the flow to both edges when the source residue flows from the cover portion 201 toward the shutter shaft connection portion 202 while the shutter 200 is opened. By allowing the part 201 to be discharged outside, the source residue is formed to be prevented from flowing into the shutter shaft connecting hole 152 and affecting the shutter operation.
  • the first and second flow guides 220 may move flowable source residues by capillary forces.
  • the flow of the source residue may be guided by causing the capillary force to be generated stronger than the gravity received in the state where the flowable source residue is bound to the inner surface of the shutter 200.
  • the spacing between the plurality of first and second flow guides 220 may be adjusted to any position in consideration of the viscosity of the source residue, the contact angle between the source residue and the inner surface of the cover portion 201, and the like.
  • the entrained source residue may be designed to be able to move along at least one flow guide 220 by capillary force before falling down by gravity.
  • the first and second flow guides 220 may be formed in a convex pattern or a concave pattern. When formed in a convex pattern, it may be formed by, for example, a method of welding a separate member that is elongated to the cover part 201.
  • FIG. 7 is a plan view showing the inner surface of the shutter of the vacuum evaporation source according to another embodiment of the present invention.
  • This embodiment shows an example in which the plurality of flow guides 230 are formed in a concave pattern.
  • the cover portion 201 may include an expansion portion 203 extending in a direction opposite to the shutter shaft connecting portion 202 in order to discharge the source residue to the outer vessel outer region of the vacuum evaporation source. have.
  • the expansion part 203 may be extended to a portion corresponding to the outside of the outer container of the vacuum evaporation source.
  • the inner surface of the cover portion 201 is concavely recessed to the shutter shaft connecting portion 202 as well as a plurality of first flow guides 231 connected from the region corresponding to the crucible outlet to the expansion portion 203.
  • a second flow guide 232 may be formed to guide the flow of source residue towards the outside of the shutter shaft connection 202.

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Abstract

소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원 및 이를 포함하는 증착 장비가 개시된다. 본 발명에 따른 소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원은, 원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및 상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다. 본 발명에 따른 증착 장비는 전술한 구성을 가지고, 진공 챔버 내에서 기판의 중심을 향해 기울어지게 배치된, 다수의 진공 증발원을 포함한다.

Description

소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원 및 이를 포함하는 증착 장비
본 발명은 진공 증착에 사용되는 진공 증발원(effusion cell) 및 이를 포함하는 증착 장비(evaporation equipment)에 관한 것으로, 더 상세하게는 도가니(crucible) 내의 소스(source) 물질을 가열하여 증발시키는 방식의 진공 증발원과 이를 포함하는 증착 장비에 관한 것이다.
유기발광소자(OLED)나 태양전지(Solar cell) 등의 부각과 더불어 화합물 박막을 증착할 수 있는 진공증착 장비 기술이 지속적으로 발전하고 있다. 예컨대, CIGS(Cu, In, Ga, Se) 태양 전지의 CIGS 광흡수층을 형성하는 데에도 진공 증착 장비가 사용된다. CIGS 광흡수층을 증착하는 방법에는 동시증착(co-evaporation)법, 스퍼터링(sputtering)법, 전착(electro-deposition)법, 유기금속 기상성장(MOCVD)법 등이 있는데, 이들 중 높은 효율을 얻을 수 있는 방법으로 동시증착법이 각광을 받고 있다. 동시증착법은 진공 챔버 내에 설치된 다수의 진공 증발원(effusion cell)들에 구리(Cu), 인듐(In), 갈륨(Ga), 셀레늄(Se)을 각각 넣고, 이를 증발시켜 기판에 증착함으로써 CIGS 박막을 형성하는 방법이다.
진공 증발원(Effusion Cell)은 이와 같은 동시증착 공정은 물론 일반적인 증착(evaporation) 공정 장비의 핵심이다. 일반적인 진공 증발원은 소스 물질이 고체상태로 융점이상까지 가열함으로써 소스(Source)를 기화시키는 장치이다. 소스 물질이 담긴 도가니(Crucible) 주위를 가열하는 방식의 도가니형 진공 증발원은 불순물 유입을 줄일 수 있고, 발열원의 온도를 제어하여 증착 두께를 정밀하게 조절할 수 있어 많은 공정에 사용된다.
[선행기술문헌] 대한민국 공개특허공보 제10-2011-0066294호
도 8과 도 9는 종래의 진공 증발원의 출구 부분을 도시한다. 진공 챔버 내에 배치된 진공 증발원(100)에 있어서, 도 8에 도시된 바와 같이, 증착 공정시작 시에는 제어되지 않은 증착을 방지하기 위해 도가니(140)의 출구부분은 셔터(40)로 가려진다. 이렇게 셔터(40)가 닫힌 상태에서 히터(130) 가열을 통해 증착 온도까지 소스 물질(30)을 가열한다. 가열 온도가 충분하여 소스 물질(30)이 용융되고 증착 준비가 완료되면 셔터(40)를 개방하고, 개방 시간을 조절함으로써 박막의 두께를 조절하며 증착하게 된다. 그런데, 박막 증착을 시작하기 이전, 즉 셔터(40)를 개방하기 전에도 소스 물질(30)은 융점이상의 온도에 도달하게 되고, 이로 인해 셔터(40)가 닫힌 상태에서 소스 물질(30)이 기화되기 시작하여 셔터(40)의 안쪽 면에 일부 증착되거나 응축되어 잔류하게 된다.
복수의 진공 증발원(100)을 포함하는 증착 장비의 경우, 소스 물질의 박막이 기판에 균일하게 증착되도록 하기 위하여 여러 개의 진공 증발원(100)이 기판 중심을 향하여 원형을 이루도록 배치되고, 상기 도 8 및 도 9에 나타낸 바와 같이 기판과 평행한 챔버 바닥(10) 면을 기준으로 비스듬하게 기울어지게 배치된다. 따라서, 도 8에 나타낸 바와 같이, 소스 물질(30)의 퓸(fume) 잔유물들은 셔터(40) 안쪽 면에 불규칙하게 증착되었다가 다음 공정에서 다시 융점이상으로 온도가 올라가면 도 9에 보이는 바와 같이 응집되고, 이는 중력에 의해 비스듬히 기울어진 셔터(40)의 가장 낮은 쪽으로 흐르는 모습을 보인다. 이와 같은 현상이 반복되거나 소스 퓸 잔유물의 양이 많은 경우, 셔터(40)에 매달린 잔유물이 아래로 떨어지면서 진공 증발원(100)의 외부 용기(110)와 히터(130) 사이의 공간으로 스며들게 된다. 이 경우 히터(130)의 전기회로에 단락을 발생시키거나, 직접적인 열 전달에 의해 히터(130)의 열선이 끊어지는 등 진공 증발원(100) 자체가 파손되는 경우가 발생하게 된다.
이때 잔유물이 스며들어가는 외부 용기(110)와 히터(130) 사이의 공간이나 히터(130)와 도가니(140) 사이의 공간은 열선과 도가니의 직접 접촉을 방지하고, 압력 상승을 방지하며, 효율적인 냉각을 위해 필수적으로 존재하는 공간이다. 이러한 공간을 그대로 유지하면서도, 셔터(40) 안쪽 면의 소스 퓸 잔류물이 이 공간에 침투하지 못하도록 할 것이 요구된다. 특히, 동시증착(co-evaporation)이나, 상대적으로 대면적인 기판에 박막을 증착하는 경우와 같이, 진공 증발원이 비스듬히 기울어지게 배치되는 경우에도 소스 잔류물의 내부 침투를 방지할 수 있도록 하는 구조적 개선이 요구된다.
본 발명은 전술한 과제의 해결을 위해 제안된 것으로서, 본 발명에 따른 소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원은, 원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및 상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다.
여기서, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출되고, 상기 셔터의 안쪽 면에 평행한 방향으로 길게 연장된 형상을 가지는 것일 수 있고, 상기 도가니 출구에 대응되는 영역의 돌출된 높이보다 상기 외부 용기 바깥 영역에 대응되는 부분의 돌출된 높이가 더 높은 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 오목하게 형성되고, 상기 셔터의 안쪽 면에 평행한 방향으로 길게 연장된 형상을 가지는 것일 수도 있다. 이 경우, 상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 커버부는 상기 셔터 축에서 멀어지는 쪽 방향으로 확장되어 상기 외부 용기의 바깥쪽에 대응되는 영역까지 도달하도록 형성된 것일 수 있다.
상기 다수의 흐름 가이드가 볼록한 형태이든 오목한 형태이든 상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 것일 수 있다. 상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장된 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따른 진공 증발원은, 바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖는 도가니; 상기 도가니의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기; 상기 도가니의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기에 의해 지지 되는 도가니 거치대; 상기 도가니의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터; 및 상기 도가니의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다.
여기서, 상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 것일 수 있다. 상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 커버부의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출된 형태를 가지는 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 한 측면에 따른 증착 장비는, 진공 챔버 내에 배치되는 기판; 및 진공 챔버 내에 배치된 것으로, 그 출구 부분이 상기 기판의 중심을 향해 기울어지도록 배치된 다수의 진공 증발원;을 포함하고, 상기 진공 증발원은, 원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및 상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 경사 방향을 따라 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다.
여기서, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출되어 길게 연장된 형상을 가지는 것일 수 있고, 나아가 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 도가니 출구에 대응되는 영역의 돌출된 높이보다 상기 외부 용기 바깥 영역에 대응되는 부분의 돌출된 높이가 더 높은 것일 수도 있다.
상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 진공 증발원은 상기 셔터 축이 기울어진 진공 증발원에서 가장 높은 쪽을 향하도록 배치된 것일 수 있다. 상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장된 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 한 측면에 따른 증착 장비는, 진공 챔버 내에 배치되는 기판; 및 진공 챔버 내에 배치된 것으로, 그 출구 부분이 상기 기판의 중심을 향해 기울어지도록 배치된 다수의 진공 증발원;을 포함하고, 상기 진공 증발원은, 바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖는 도가니; 상기 도가니의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기; 상기 도가니의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기에 의해 지지 되는 도가니 거치대; 상기 도가니의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터; 및 상기 도가니의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 경사 방향을 따라 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함한다.
여기서, 상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고, 상기 진공 증발원은 상기 셔터 축이 기울어진 진공 증발원에서 가장 높은 쪽을 향하도록 배치된 것일 수 있다. 상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 커버부의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출된 형태를 가지는 것일 수 있다.
한편, 상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및 상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 셔터 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 진공 증발원 외부 용기의 내부로 침투하여 문제를 일으키는 것을 방지할 수 있도록, 소스 잔류물을 진공 증발원 외부 용기의 바깥쪽으로 배출하는 셔터를 구비한 진공 증발원과 이를 포함하는 증착 장비가 제공된다. 특히, 진공 증발원이 비스듬히 기울어지게 배치되는 경우에도 소스 잔류물이 셔터로부터 진공 증발원의 외부 용기 바깥쪽으로 배출되도록 하여, 소스 잔류물 침투로 인한 진공 증발원의 이상을 미연에 방지할 수 있다.
이를 통해, 고가의 진공 증발원을 장기적, 안정적으로 사용할 수 있게 됨은 물론, 미량의 소스 잔류물 침투로 인해 히터 열선의 발열량이 변동하여 공정조건이 틀어지는 문제도 방지하여 공정의 수행에 있어서, 안정성과 재현성을 제고하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장비의 진공 챔버 내부를 도시한 모식도이다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 증발원의 출구 부분을 확대 도시한 모식도이다.
도 3은 상기 도 2의 진공 증발원에서 소스 잔류물이 배출된 모습을 보이는 모식도이다.
도 4는 상기 도 2의 진공 증발원을 출구 측에서 본 모습을 보이는 평면도이다.
도 5는 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 증발원의 셔터 안쪽 면을 보이는 평면도이다.
도 6은 상기 도 5의 진공 증발원의 셔터 바깥쪽 면을 보이는 평면도이다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 증발원의 셔터 안쪽 면을 보이는 평면도이다.
도 8 및 도 9는 종래의 진공 증발원의 출구 부분을 확대 도시한 모식도이다.
[부호의 설명]
10: 진공 챔버 바닥 20: 기판
30: 소스 물질 100: 진공 증발원
110: 외부 용기 120: 도가니 거치대
130: 히터 140: 도가니
150: 셔터 축 200: 셔터
201: 커버부 202: 셔터 축 연결부
220: 흐름 가이드 221, 231: 제 1 흐름 가이드
222a, 222b, 232: 제 2 흐름 가이드
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 다양한 실시 형태에 따른 실시예들을 설명한다. 실시예들을 통해 본 발명의 기술적 사상이 명확하게 이해될 수 있을 것이다. 또한, 본 발명이 이하에 설명된 실시예들에 한정되는 것이 아니라 본 발명이 속하는 기술적 사상의 범위 내에서 다양한 형태로 변형될 수 있는 것이라는 점은 본 발명의 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명백할 것이다.
도 1은 본 발명의 한 실시예에 따른 증착 장비의 진공 챔버 내부를 도시한 모식도이다. 동시 증착 장비 또는 대면적 기판 증착 장비의 경우, 진공 챔버 내부에 기판(20)이 배치되고, 다수의 진공 증발원(100)이 배치된다. 상기 다수의 진공 증발원(100)은 상기 기판(20)의 전 면적에 걸쳐 고른 두께의 박막을 증착하기 위해 각각의 진공 증발원(100)이 상기 기판(20)의 중심으로부터 일정한 거리를 두도록 배치되고, 그 출구의 방향이 진공 챔버 바닥(10)에 대하여 상기 기판(20)의 중심 방향으로 기울어지게 설치될 수 있다.
상기 진공 증발원(100)의 출구 측에는 셔터(200)가 마련된다. 상기 셔터(200)는 셔터 축(150)을 중심으로 회전하여 상기 진공 증발원(100)의 출구를 열거나 닫을 수 있도록 설치된다. 상기 진공 증발원(100)은, 바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖고, 그 내부 공간에 소스 물질(30)을 수용하는 도가니(140)와 상기 도가니(140)의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기(110), 상기 도가니(140)의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니(140)의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기(110)에 의해 지지 되는 도가니 거치대(120), 그리고, 상기 도가니(140)의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터(130)를 갖는다.
도 2는 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 증발원의 출구 부분을 확대 도시한 모식도이다. 셔터(200)는 도가니(140)의 출구 영역을 포함하는 부분을 덮는 커버부(201)와 상기 커버부(201)의 일 측으로부터 연장되어 셔터 축(150)과 연결되는 셔터 축 연결부(202)를 포함할 수 있다. 상기 셔터 축(150)은 상기 진공 증발원(100)의 본체 외부에 배치된 모터(미도시)에 의해 소정의 각도만큼 회전할 수 있고, 이러한 회전 동작에 의해 상기 셔터(200)가 상기 진공 증발원(100)의 출구를 열거나 닫을 수 있다.
도 3은 상기 도 2의 진공 증발원에서 소스 잔류물이 배출된 모습을 보이는 모식도이다. 증착 공정시작 시에는 제어되지 않은 증착을 방지하기 위해 도가니(140)의 출구부분은 셔터(200)로 가려진다. 이렇게 셔터(200)가 닫힌 상태에서 히터(130) 가열을 통해 증착 온도까지 소스 물질(30)을 가열한다. 가열 온도가 충분하여 소스 물질(30)이 용융되고 증착 준비가 완료되면 셔터(200)를 개방하고, 개방 시간 및 상기 도가니(140)의 온도를 조절함으로써 박막의 두께를 조절하며 증착하게 된다. 그런데, 박막 증착을 시작하기 이전, 즉 셔터(200)를 개방하기 전에도 소스 물질(30)은 융점이상의 온도에 도달하게 되고, 이로 인해 셔터(200)가 닫힌 상태에서 소스 물질(30)이 기화되기 시작하여 셔터(200)의 안쪽 면에 일부 증착되거나 응축되어 잔류하게 된다.
이러한 소스 잔류물이 상기 외부 용기(110) 내부로 재유입되어 진공 증발원(100)에 이상이 생기는 것을 방지하기 위하여, 상기 셔터(200)의 안쪽 면, 즉 상기 도가니(140)의 출구를 바라보는 면에는, 소스 물질(30)의 퓸 잔류물의 흐름을 안내하여 상기 소스 물질 잔류물이 상기 진공 증발원(100) 본체의 외부 용기(110) 밖으로 배출되도록 하는 다수의 흐름 가이드(220)를 배치한다. 상기 흐름 가이드(220)는 상기 셔터(200)의 기울어진 방향을 따라 상기 도가니(140) 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기(110) 바깥 부분에 대응되는 영역까지 길게 연장된다. 상기 흐름 가이드(220)의 말단부가 상기 진공 증발원(100)의 외부 용기(110) 바깥 영역(S)에 대응되는 부분까지 연장됨으로써, 상기 흐름 가이드(220)를 따라 상기 소스 잔류물(33)이 안전하게 바깥 영역(S)까지 흘러내려 떨어지도록 할 수 있다.
한편, 상기 흐름 가이드(220)는 상기 커버부(201)의 안쪽 면으로부터 돌출된 높이가 상기 외부 용기(110) 바깥쪽이 상기 도가니(140) 출구 쪽보다 더 높게 형성될 수 있다. 이 경우, 상기 셔터(200)의 진공 챔버 바닥(10)에 대한 경사 각이 크지 않아도 소스 잔류물이 상기 흐름 가이드(220)를 따라 끝까지 흘러 외부로 배출되도록 하는 데 도움이 된다.
도 4는 상기 도 2의 진공 증발원을 출구 측에서 본 모습을 보이는 평면도이다. 진공 증발원 내부 구조에 대한 이해를 돕기 위해, 셔터 축(150)을 제외한 셔터의 나머지 부분을 생략하였다. 외부 용기(110)의 안쪽에 도가니 거치대(120)가 설치된다. 상기 도가니 거치대(120) 바깥쪽의 상단부(121)는 상기 외부 용기(110)의 상단부에 걸쳐져서 지지 되고, 상기 도가니 거치대(120) 안쪽의 하단부(122)는 상기 도가니(140)의 출구부를 받쳐 지지하는 역할을 한다. 한편, 상기 도가니 거치대(120)의 하단부(122)는 도가니(140)를 가열하기 위한 히터(130)의 열선을 지지하는 역할도 할 수 있다.
진공 증발원이 진공 챔버에 기울어지게 설치된 상태를 가정하면, 본 도면의 좌측 즉, 셔터 축(150) 부분이 가장 높고 외부 용기(110)의 그 반대쪽 부분이 가장 낮은 높이를 가기게 된다. 이 상태에서, 전술한 복수의 흐름 가이드가 없다면, 소스 잔류물은 셔터 안쪽 면에 매달린 채로 경사를 따라 흐르다가 그 양이 많아지면 상기 진공 증발원 본체 쪽으로 떨어지게 된다. 이때, 외부 용기(110)와 도가니 거치대(120) 사이의 틈(G)이나, 상기 도가니 거치대(120)와 상기 도가니(140) 사이로로 떨어지기 쉽다. 이 경우 히터(130)의 전기회로에 단락을 발생시키거나, 직접적인 열 전달에 의해 히터(130)의 열선이 끊어지는 등의 문제를 발생시킬 수 있다.
본 발명에 따르면, 셔터의 안쪽 면에 설치된 흐름 가이드를 따라 흐른 소스 잔류물이 상기 외부 용기(110)의 바깥 영역(S)에 떨어지게 되므로, 전술한 문제의 발생을 방지할 수 있다.
도 5 및 도 6은 본 발명의 한 실시예에 따른 진공 증발원의 셔터 안쪽 면과 바깥쪽 면을 각각 보이는 평면도이다. 도면에 보이는 바와 같이, 셔터(200)는 커버부(201)와 셔터 축 연결부(202)로 이루어질 수 있다. 상기 셔터 축 연결부(202)에는 구멍(152)이 있어, 셔터 축(미도시)에 결합 될 수 있다.
상기 커버부(201)의 안쪽 면, 즉 도가니 출구를 바라보는 면에는 다수의 흐름 가이드(220)가 형성된다. 상기 다수의 흐름 가이드(220)는 상기 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 커버부(201)의 안쪽 면으로부터 돌출된 형태의 선형 패턴일 수 있다. 이러한 선형 패턴은, 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서부터 멀어지는 방향, 즉 진공 증발원이 비스듬하게 배치되는 경우 상기 셔터(200)의 경사진 방향을 따라서 배치된 다수의 제 1 흐름 가이드(221)를 포함할 수 있다. 상기 다수의 제 1 흐름 가이드(221)는 도면에 도시된 바와 같이, 상기 커버부(201) 밖으로 연장될 수 있다. 상기 다수의 제 1 흐름 가이드(221)는 주로 소스 잔류물이 맺히는 도가니 출구에 대응되는 부분에서 시작되어 상기 커버부(201)에서 셔터 축 연결부(202)에 반대되는 방향으로 연장될 수 있다.
한편, 상기 커버부(201)의 안쪽 면에는 다수의 제 2 흐름 가이드(222a, 222b)가 마련될 수 있다. 상기 다수의 제 2 흐름 가이드(222a, 222b)는 상기 커버부(201) 안쪽 면의 임의의 영역에서부터 상기 셔터 축 연결부(202)의 왼쪽 또는 오른쪽으로 연장되어 상기 커버부(201)의 외곽까지 연결될 수 있다. 상기 다수의 제 2 흐름 가이드(222a, 222b) 중 일부(222b)는 상기 다수의 제 1 흐름 가이드(221)와 각각 이어질 수 있고, 다른 일부(222a)는 별도로 이루어질 수도 있다.
상기 제 2 흐름 가이드(222a, 222b)는 셔터(200)가 열린 상태에서 소스 잔류물이 상기 커버부(201)에서 상기 셔터 축 연결부(202) 쪽으로 흐를 때, 그 흐름을 양쪽 가장자리로 안내하여 커버부(201) 외부로 배출되도록 함으로써, 소스 잔류물이 셔터 축 연결 구멍(152)으로 흘러들어 셔터 동작에 영향을 미치는 것을 방지할 수 있도록 형성된다.
상기 제 1 및 제 2 흐름 가이드(220)는 유동성 있는 소스 잔류물을 모세관력에 의해 이동시킬 수 있다. 유동성 있는 소스 잔류물이 셔터(200)의 안쪽 면에 맺혀 있는 상태에서 받는 중력보다 모세관력이 더 강하게 발생하도록 함으로써, 소스 잔류물의 흐름을 안내할 수 있다. 따라서, 상기 다수의 제 1 및 제 2 흐름 가이드(220) 들 사이의 간격은 소스 잔류물의 점도, 상기 소스 잔류물과 상기 커버부(201) 안쪽 면 사이의 접촉각 등을 고려하여, 임의의 위치에 맺힌 소스 잔류물이 중력에 의해 아래로 떨어지기 전에 모세관력에 의해 적어도 하나의 흐름 가이드(220)를 따라 이동할 수 있도록 설계될 수 있다.
상기 제 1 및 제 2 흐름 가이드(220)는 볼록한 패턴 또는 오목한 패턴으로 형성될 수 있다. 볼록한 패턴으로 형성되는 경우, 한 예로서 길쭉하게 형성된 별도의 부재를 상기 커버부(201)에 용접하는 등의 방법으로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 다른 실시예에 따른 진공 증발원의 셔터 안쪽 면을 보이는 평면도이다. 본 실시예는 상기 다수의 흐름 가이드(230)가 오목한 패턴의 형태로 형성된 예를 보인다. 이 경우, 소스 잔류물을 진공 증발원의 외부 용기 바깥쪽 영역으로 배출하기 위하여, 상기 커버부(201)는 상기 셔터 축 연결부(202)의 반대쪽에 방향으로 확장된 확장부(203)를 포함할 수 있다. 상기 확장부(203)는 진공 증발원의 외부 용기의 외곽에 대응되는 부분까지 확장될 수 있다.
상기 커버부(201)의 안쪽 면에는 오목하게 파인 형태로 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 확장부(203)까지 연결된 다수의 제 1 흐름 가이드(231) 뿐만 아니라, 상기 셔터 축 연결부(202)로 향하는 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부(202)의 바깥쪽으로 안내하는 제 2 흐름 가이드(232)가 형성될 수 있다.

Claims (22)

  1. 원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및
    상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출되고, 상기 셔터의 안쪽 면에 평행한 방향으로 길게 연장된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 도가니 출구에 대응되는 영역의 돌출된 높이보다 상기 외부 용기 바깥 영역에 대응되는 부분의 돌출된 높이가 더 높은 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 오목하게 형성되고, 상기 셔터의 안쪽 면에 평행한 방향으로 길게 연장된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 커버부는 상기 셔터 축에서 멀어지는 쪽 방향으로 확장되어 상기 외부 용기의 바깥쪽에 대응되는 영역까지 도달하도록 형성된 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는,
    상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및
    상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  9. 바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖는 도가니;
    상기 도가니의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기;
    상기 도가니의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기에 의해 지지 되는 도가니 거치대;
    상기 도가니의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터; 및
    상기 도가니의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 커버부의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및
    상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    소스 잔류물 배출형 셔터를 구비한 진공 증발원.
  13. 진공 챔버 내에 배치되는 기판; 및
    진공 챔버 내에 배치된 것으로, 그 출구 부분이 상기 기판의 중심을 향해 기울어지도록 배치된 다수의 진공 증발원;을 포함하고,
    상기 진공 증발원은,
    원통형의 내부 공간을 제공하는 외부 용기와, 상기 외부 용기의 내부 공간에 거치되는 도가니 및 상기 외부 용기와 상기 도가니 사이에 배치되어 상기 도가니를 가열하는 히터를 포함하는 진공 증발원 본체; 및
    상기 진공 증발원 본체의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 경사 방향을 따라 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함하는,
    증착 장비.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 셔터의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출되어 길게 연장된 형상을 가지는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  15. 제 14항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 상기 도가니 출구에 대응되는 영역의 돌출된 높이보다 상기 외부 용기 바깥 영역에 대응되는 부분의 돌출된 높이가 더 높은 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  16. 제 13항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 진공 증발원은 상기 셔터 축이 기울어진 진공 증발원에서 가장 높은 쪽을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장된 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  18. 제 16항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는,
    상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및
    상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  19. 진공 챔버 내에 배치되는 기판; 및
    진공 챔버 내에 배치된 것으로, 그 출구 부분이 상기 기판의 중심을 향해 기울어지도록 배치된 다수의 진공 증발원;을 포함하고,
    상기 진공 증발원은,
    바닥부와 원통형 또는 원추형의 측벽을 갖는 도가니;
    상기 도가니의 측벽 외주면과 소정의 간격을 두고 상기 도가니의 측벽을 둘러싸는 외부 용기;
    상기 도가니의 출구 측에 설치되는 구조물로서, 그 안쪽 부분은 상기 도가니의 일부분을 거치하여 지지하고, 그 바깥쪽 부분은 상기 외부 용기에 의해 지지 되는 도가니 거치대;
    상기 도가니의 측벽과 상기 외부 용기 사이에 배치된 히터; 및
    상기 도가니의 출구 측에 배치되어 상기 도가니의 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구와 마주보는 안쪽 면에 응축된 소스 잔류물이 상기 외부 용기 바깥쪽으로 흘러 배출될 수 있도록, 상기 안쪽 면의 상기 도가니 출구에 대응되는 영역으로부터 상기 외부 용기 바깥쪽 영역까지 경사 방향을 따라 연장되게 배치된 다수의 흐름 가이드를 갖는 셔터;를 포함하는,
    증착 장비.
  20. 제 19항에 있어서,
    상기 셔터는 하나의 셔터 축을 중심으로 한 회전 동작에 의해 상기 도가니 출구를 개폐하는 것으로서, 상기 도가니의 출구를 덮는 커버부; 및 상기 커버부의 일측과 상기 셔터 축을 연결하는 셔터 축 연결부를 포함하고,
    상기 진공 증발원은 상기 셔터 축이 기울어진 진공 증발원에서 가장 높은 쪽을 향하도록 배치된 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  21. 제 20항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는, 적어도 일 부분이 상기 셔터 축과 상기 커버부의 중심을 연결하는 가상의 선에 평행한 방향으로 연장되고, 상기 커버부의 안쪽 면으로부터 상기 도가니 출구 방향으로 볼록하게 돌출된 형태를 가지는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
  22. 제 20항에 있어서,
    상기 다수의 흐름 가이드는,
    상기 셔터가 닫힌 상태에서 상기 셔터 축에 가까운 쪽에서 먼 쪽으로 상기 소스 잔류물의 흐름을 안내하도록 형성된 제 1 흐름 가이드; 및
    상기 셔터가 열린 상태에서 상기 커버부로부터 상기 셔터 축 방향으로의 소스 잔류물의 흐름을 상기 셔터 축 연결부의 바깥쪽으로 안내하도록 형성된 제 2 흐름 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    증착 장비.
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