KR101473345B1

KR101473345B1 - 증발 증착 장치

Info

Publication number: KR101473345B1
Application number: KR1020120088125A
Authority: KR
Inventors: 이주인; 김정형; 유용심; 신용현; 유신재
Original assignee: 한국표준과학연구원
Priority date: 2012-08-13
Filing date: 2012-08-13
Publication date: 2014-12-16
Also published as: KR20140022124A; WO2014027778A1

Abstract

본 발명은 증발 증착 장치를 제공한다. 이 장치는 증기를 제공받는 입구, 입구의 주위에 배치되어 증기의 방향을 전환하는 배플, 증기를 반사시키는 구형 또는 타원형의 케비티, 및 케비티에서 복수 회 반사 또는 산란된 증기를 점원에 의한 방사형으로 토출하는 출구를 포함하는 적분구, 내부에 증발물질이 담기고 제1 개구부를 통하여 증발된 증기를 적분구의 입구에 제공하는 도가니, 및 적분구 및 도가니를 감싸도록 배치되어 도가니 및 적분구를 가열하는 가열부를 포함하고, 적분구는 도전성 물질로 형성되고, 케비티의 내부 표면은 거칠어 증발 물질이 산란된다.

Description

증발 증착 장치{Evaporation Deposition Apparatus}

본 발명은 증발 증착 장치에 관한 것으로, 유도 가열과 적분구를 이용한 하향식 또는 측면식 증발 증착 장치에 관한 것이다.

진공 증착 또는 진공 증발이란 고진공의 챔버 내부에 증착될 대상 물질을 놓고 증착 대상 물질을 가열하여 그 입자를 증발시키고, 증기를 이동시키어 기판 상에 박막을 형성한다.

증발 증착 장치는 세라믹 재질의 도가니와 상기 도가니를 가열하는 가열부를 가진다. 통상적으로 증발 증착 장치는 상향식으로 중력에 반하여 증발한 증기를 상부면에 배치된 기판에 박막을 증착한다.

그러나, 기판의 크기가 커짐에 따라, 상향식 증착 장치는 기판이 휘어지는 문제점이 있다. 따라서, 상향식 증착 장치 또는 측면식 증착 장치가 요구된다.

유기 발광 다이오드 표시 장치를 구성하는 유기 발광 다이오드(OLED : Organic Light Emitting Diode)는 통상적으로 투명 기판 상부에 양전극(Anode)이 형성되고, 양전극 상부에 순차적으로 정공 주입층(HIL : Hole Injection Layer), 정공 수송층(HTL : Hole Transport Layer), 유기 발광층(EML : EMittion Layer), 전자 수송층(ETL : Electron Transport Layer) 및 전자 주입층(EIL : Electron Injection Layer)이 증착되며, 전자 수송층 상부에 음전극(Cathode)이 형성된 구조를 갖는다.

특히, 음전극(Cathode)은 통상적인 스터터링 방법으로 박막을 증착시 플라즈마 및 자외선에 의하여 하부의 유기 발광층 등이 손상되어 측면식 또는 하향식 증발법에 의한 도전 물질의 증착이 요구된다.

본 발명의 해결하고자 하는 일 기술적 과제는 종래의 상향식 증발 증착 장치의 문제점을 극복한 유도 가열과 적분구 방식을 이용하여 점원 (point source)에 의한 방사형 증발의 측면식 또는 하향식 증발 증착 장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치는 증기를 제공받는 입구, 상기 입구의 주위에 배치되어 상기 증기의 방향을 전환하는 배플, 상기 증기를 반사시키는 구형 또는 타원형의 케비티, 및 상기 케비티에서 복수 회 반사 또는 산란된 상기 증기를 점원에 의한 방사형으로 토출하는 출구를 포함하는 적분구; 내부에 증발물질이 담기고 제1 개구부를 통하여 증발된 증기를 상기 적분구의 입구에 제공하는 도가니; 및 상기 적분구 및 도가니를 감싸도록 배치되어 상기 도가니 및 상기 적분구를 가열하는 가열부를 포함하고, 상기 적분구는 도전성 물질로 형성되고, 상기 케비티의 내부 표면은 거칠어 증발 물질이 산란된다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가열부를 감싸고 상기 적분구의 출구 방향으로 개방된 일면을 가지는 전기를 통하지 않는 유도체 용기를 더 포함하고, 상기 가열부는 상기 도가니 및 상기 적분구를 유도 가열하는 유도 코일일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 측면에 형성된 제2 개구부를 포함하는 진공 용기를 더 포함하고, 상기 적분구의 출구를 빠져나온 증기는 상기 제2 개구부에 대향하여 배치된 기판에 박막을 증착할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상부면에 형성된 제2 개구부를 포함하는 진공 용기를 더 포함하고, 상기 적분구의 출구를 빠져나온 증기는 상기 제2 개구부에 대향하여 배치된 기판에 박막을 증착할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 케비티의 형상은 타원체이고, 상기 출구에서 토출하는 증기 플럭스는 상기 케비티의 중심축에서 멀어질수록 증가할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적분구와 상기 도가니는 일체형일 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적분구의 출구는 원뿔 형상의 내부 공간을 가지고, 토출된 가장자리 부분의 증기 플럭스는 상기 출구의 내부 표면에 안쪽으로 반사되어 상기 증기의 토출 각도를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 유도 코일은 상기 도가니를 감싸는 제1 유도 코일 및 상기 적분구를 감싸는 제2 유도 코일을 포함하고, 상기 제1 유도 코일에 연결된 제1 AC 전원 및 상기 제2 유도 코일에 연결된 제2 AC 전원을 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 적분구는 상기 도가니의 하부에 배치되고, 상기 도가니는 제1 높이를 가지는 원통형의 내벽; 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 가지고 상기 내벽의 주위를 감싸는 외벽; 상기 외벽의 상부면을 덮는 뚜껑; 및 상기 내벽과 상기 외벽 사이의 하부면을 연결하는 와셔 형태의 바닥판를 포함할 수 있다. 상기 내벽의 안쪽으로 이동한 증기는 상기 내벽의 하부면에 형성된 상기 제1 개구부를 통하여 상기 적분구의 상부면에 형성된 상기 입구에 제공될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 있어서, 상기 가열부를 감싸도록 배치되는 열 반사부; 상기 열 반사부를 감싸도록 배치되는 유전체 용기; 상기 적분구의 출구의 하부면에 배치된 와셔 형상의 받침부; 및 상기 유전체 용기를 감싸도록 배치된 케이스를 더 포함할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치는 유도 가열을 통하여 도가니 및/또는 증착 물질을 가열하여 증기를 생성하고, 증기를 제공받은 적분구를 유도 가열하여 적분구의 출구를 점원으로 하는 방사형 증기로 박막을 형성할 수 있다. 적분구의 형상을 적분타원체로 대체하여 증기의 분포를 바꾸어 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다. 이에 따라, 대면적 OLED 및 태양전지 기판 위에 측면식 또는 하향식 증발 증착이 가능하고, 복사열에 의한 기판 손상을 억제할 수 있고 종래 하향식 증착원의 불균일한 증기 분포에 의한 뭉침 현상을 없앨 수 있으며 유도가열을 이용하여 출구 (노즐)가 막히는 현상을 방지할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.
도 3 내지 7은 본 발명의 또 다른 실시예들에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도들이다.
도 8 및 도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예들에 증발 증착 장치를 설명하는 사시도들이다.

통상적인 증발 증착 장치는 세라믹 재질의 도가니와 상기 도가니를 가열하는 가열부를 가진다. 증발 증착 장치는 상향식으로 중력에 반하여 증발한 증기를 상부면에 배치된 기판에 박막을 증착한다. 가열부는 열선을 이용하여 열전도를 통하여 상기 도가니를 가열한다.

한편, 이러한 상향식 증발 증착 장치의 문제점을 해결하기 위하여 상향식 증발 소스의 상부에 증기 입자의 방향을 전환하는 반사부를 포함하는 하향식 증발 증착 장치가 개발되었다. 그러나, 하향식 증발 증착 장치의 반사부는 열 손실을 발생시키고, 상기 도가니 및 상기 반사부는 복사열을 기판에 전달하여, 박막 특성이 변경된다. 또한 종래의 하향식 증착원 기술은 증발 증기를 단순히 아래로 유도하는 통로만을 만들어 줌에 따라 불균일한 증기 분포를 갖게 된다. 따라서, 복사열을 최소화하고, 대면적 기판 위에 균일한 증기 분포로 증착이 가능한 하향식 또는 측면식 증발 증착 장치가 요구된다.

본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 방법은 유도 가열을 통하여 도가니 및/또는 증착 물질을 가열하고, 증기를 적분구 내부로 유입하고, 상기 적분구를 유도 가열하여 적분구의 출구를 점원으로 하는 방사형 증기를 기판에 제공하여 박막을 형성할 수 있다. 구체적으로, 유도 가열 증착 소스를 진공 용기의 상부면 또는 측면에 배치하고, 기판을 하부면 또는 측면에 위치하여 하향식 또는 측면식 증착이 가능하다.

증착 물질이 도전체인 경우, 도가니는 가열하지 않고 상기 증착 물질만이 직접 유도 가열될 수 있다. 증착 물질은 증기화되어, 적분구에 제공되고, 상기 적분구는 유도 가열되고, 상기 적분구에서 증기가 여러번 반사 또는 산란되어 적분구 출구를 점원으로 하는 균일한 방사형 증기를 기판에 제공하여 불균일한 뭉침 현상을 억제할 수 있다. 상기 증착 물질의 온도와 상기 적분구의 온도는 서로 다르게 조절될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판에 증착된 박막의 성질을 변경할 수 있다.

증착 물질이 비도전체인 경우, 도전성 도가니는 가열되고, 상기 도가니에 수납된 증착물질은 간접적으로 가열될 수 있다. 이에 따라, 증착 물질은 증기화 되어 적분구에 제공되고, 상기 적분구는 유도 가열되고, 상기 적분구는 증기가 서로 뭉치는 현상을 억제하면서 기판에 높은 에너지를 가진 증기를 제공할 수 있다. 이에 따라, 상기 기판은 높은 온도로 가열되지 않고서도 낮은 공정 온도에서 양질의 박막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 적분구는 적분타원체로 대체할 수 있고 출구를 점원으로 하여 중앙에서 양쪽 가장자리로 갈수록 더 많은 증기 분포를 형성하여 넓은 영역에 균일한 두께의 박막을 형성할 수 있다. 또한, 상기 적분구의 출구는 원뿔 형태일 수 있고 토출된 가장자리 부분의 증기를 안쪽으로 반사하여 증기의 토출 각도를 조절할 수 있다. 측면식 또는 하향식 장치는 대면적 기판에 변형없이 균일한 박막을 증착할 수 있다.

이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 도면들에 있어서, 구성요소는 명확성을 기하기 위하여 과장되어진 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.

도 1을 참조하면, 상기 증발 증착 장치(110)는 적분구(116), 도가니(112), 및 유전체 용기(118), 및 유도 코일(117a,117b)을 포함한다.

상기 적분구(116)는 증기를 제공받는 입구(116a), 상기 입구(116a)의 주위에 배치되어 상기 증기의 방향을 전환하는 배플(116d), 상기 증기를 반사시키는 구형 또는 타원형의 케비티(116c), 상기 케비티(116c)에서 반사된 상기 증기를 토출하는 출구(116b)를 포함한다. 상기 적분구(116)는 도전성 물질로 형성된다. 상기 적분구(116)는 유도 코일에 의하여 가열된다. 상기 적분구(116)는 내부에 구형 또는 타원형의 케비티(116c)를 포함하고, 유도 전기장 또는 유도 전류는 상기 적분구(116)의 중심축(z축)을 따라 회전하는 방향으로 형성된다. 상기 유도 전기장의 주파수는 수십 킬로 헤르츠(kHz) 내지 수 메가 헤르츠(Mhz)일 수 있다. 이에 따라, 상기 적분구(116)의 내부에도 유도 전기장이 형성될 수 있다. 상기 유도 전기장은 유도 가열할 수 있다. 상기 유도 가열은 종래의 열선에 의한 가열에 비하여 직접 가열 방식으로 불필요한 열 손실을 감소시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 적분구는 균일한 제1 온도로 가열될 수 있다.

상기 적분구(116)의 외형은 원기둥 형상 또는 일정한 두께를 가지도록 형성된 구형일 수 있다. 상기 적분구(116)는 내부에 상기 배플(116d)을 설치하기 위하여 대칭적으로 절단될 수 있다. 상기 절단면은 x-y 평면이 바람직하나, x-z 평면일 수 있다. 상기 적분구(116)의 내부에는 타원형 또는 구형의 케비티(116c)가 배치되고, 상기 케비티(116c)의 상부면에 입구(116a)가 배치되고, 상기 케비티(116c)의 하부면에 출구(116b)가 배치될 수 있다.

상기 적분구(116)의 입구(116a)를 일정한 틈을 가지고 가로막도록 상기 배플(116d)이 배치될 수 있다. 상기 배플(116d)은 상기 입구(116a)에서 제공된 증기가 상기 출구(116b)로 직접 빠져나가는 것을 억제할 수 있다. 상기 배플(116d)은 도전성 물질로 형성되고, 원판 형태일 수 있고, 상기 배플(116d)의 중심은 상기 입구의 중심과 일치할 수 있다. 이에 따라, 상기 유도 전기장은 상기 배플(116d)을 유도 가열할 수 있다. 상기 증기는 상기 배플(116d)에 입사하여 반사하거나 산란되어 상기 케비티(116c)의 내부면에 제공될 수 있다. 상기 증기는 상기 케비티(116c) 내부에서 반사 및 산란를 통하여, 일정한 속도 및 방사형 분포를 가지고 상기 출구를 빠져나갈 수 있다. 이에 따라, 공정의 안정성 및 재현성이 유지된다. 상기 출구(116b)를 빠져나가는 증기 플럭스(vapor flux)의 각도 분포(angular distribution)는 상기 케비티(116c)의 구조에 의존할 수 있다. 상기 케비티(116c)의 표면은 거칠게 처리될 수 있다.

한편, 상기 적분구(116)의 제1 온도는 상기 도가니(112)의 제2 온도와 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 적분구(116)의 제1 온도는 상기 도가니(112)의 제2 온도보다 높을 수 있다. 이에 따라, 상기 적분구(116) 내의 증기의 온도는 상기 도가니(112) 내의 증기의 온도보다 높을 수 있다. 이에 따라, 높은 에너지를 가진 증기는 상기 출구(116b)를 통하여 기판(미도시)에 제공될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판은 높은 온도로 가열되지 않고서도 양질의 박막을 형성할 수 있다.

상기 증기는 상기 적분구(116)의 출구(116b)로부터 분출(effusion)될 수 있다. 상기 적분구(116)의 출구를 통과한 증기는 상기 기판에 균일한 박막을 형성할 수 있다.

상기 도가니(112)는 내부에 증발물질(114)을 담고, 개구부(111)를 통하여 증발된 증기를 상기 적분구(116)의 입구(116a)에 제공한다. 상기 도가니(112)는 제1 높이를 가지는 원통형 내벽(112b), 상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 가지고 상기 내벽의 주위를 감싸는 외벽(112a), 상기 외벽(112a)의 상부면을 덮는 뚜껑(112d), 및 상기 내벽(112b)과 상기 외벽(112a) 사이의 하부면을 연결하는 와셔 형태의 바닥판(112c)를 포함한다. 상기 내벽(112b)의 안쪽은 하부면에 형성된 개구부(111)에 연결된다. 상기 내벽(112b)과 상기 외벽(112a) 사이에 증발 물질이 수납되고, 상기 증발 물질(114) 및/또는 상기 도가니(112)는 상기 유도 코일(117a,117b)에 의하여 유도 가열되고, 상기 증발 물질(114)은 증발된다. 증기는 상기 내벽(112b)의 안쪽으로 이동하고, 상기 개구부(111)를 통하여, 상기 적분구(116)의 입구(116a)로 이동한다. 상기 뚜껑(112d)이 제거되면, 상기 증발 물질(114)는 보충될 수 있다.

상기 증발 물질(114)이 도전체인 경우, 예를 들어, 상기 증발 물질(114)이 알루니늄인 경우, 상기 알루미늄 분말은 상기 도가니(112)에 수납될 수 있다. 상기 도가니(112)는 높은 용융점을 가진 도전성 물질일 수 있다. 예를 들어, 상기 도가니(112)는 흑연, 스테인레스, 니켈, 몰리브텐, 타이타늄, 또는 텅스텐일 수 있다.

상기 유도 코일(117a,117b)은 제1 유도 코일(117a) 및 제2 유도 코일(117b)로 분리될 수 있다. 상기 제1 유도 코일(117a)은 상기 도가니(112) 및/또는 상기 증발 물질(114)를 유도 가열하여, 상기 증발 물질(114)을 용융시키고 기화시킬 수 있다. 기화된 증기는 상기 개구부(111)를 통하여, 상기 적분구(116)에 제공될 수 있다.

상기 증발 물질(114)이 비도전체인 경우, 예를 들어, 상기 증발 물질이 유기물질인 경우, 상기 유기 물질은 상기 도가니(112)에 수납될 수 있다. 상기 도가니(112)는 도전성 물질로 형성되고, 상기 제1 유도 코일(117a)은 상기 도가니를 유도 가열하여, 상기 증발 물질을 기화 또는 승화시킬 수 있다. 증기는 상기 개구부(111)를 통하여, 상기 적분구(116)에 제공될 수 있다.

상기 유전체 용기(118)는 상기 도가니(112) 및 상기 적분구(116)를 감싸고 상기 적분구(116)의 출구(116b) 방향으로 개방된 일면을 가진다. 상기 유전체 용기(118)의 재질은 쿼츠, 알루미나, 또는 세라믹일 수 있다. 상기 유전체 용기(118)는 개방된 일면을 가진 실린더 형태일 수 있다. 상기 유전체 용기(118)는 뚜껑(118a)을 가지고, 상기 뚜껑(118a)은 상기 유전체 용기(118)와 진공을 유지하면서 결합할 수 있다. 상기 유전체 용기(118)의 개방된 일면의 내측에는 링 형태의 걸림턱(113)이 배치될 수 있다. 상기 걸림턱(113)에 상기 적분구(116)가 배치될 수 있다. 상기 유전체 용기(118)는 진공 용기(102)의 상부면에 형성된 개구부(104)를 통하여 결합할 수 있다. 상기 유전체 용기(118)는 상기 진공 용기(102)의 외부로 돌출되도록 배치되어, 상기 도가니(112) 및 상기 적분구(116)에서 발산되는 열이 상기 기판에 전달되는 것을 억제할 수 있다.

상기 유도 코일(117a,117b)은 상기 유전체 용기(118)의 외부에 배치되어 상기 도가니(112) 및 상기 적분구(116)를 유도 가열할 수 있다. 상기 유도 코일(117a,117b)은 상기 도가니(112)를 감싸는 제1 유도 코일(117a)과 상기 적분구(116)를 감싸는 제2 유도 코일(117b)을 포함할 수 있다. 상기 제1 유도 코일(117a) 및 상기 제2 유도 코일(117b)은 솔레노이드 코일 형태일 수 있다.

상기 제1 유도 코일(117a)은 제1 AC 전원(119a)에 연결되고, 상기 제2 유도 코일(117b)은 제2 AC 전원(119b)에 연결될 수 있다. 상기 유도 코일(117a,117b)은 구리 파이프로 형성되고 그 내부에 냉매가 흐를 수 있다. 상기 도가니(112) 및 상기 적분구(116)는 상기 진공 용기(102)에서 돌출된 구조를 가지므로, 상기 도가니(112) 및 상기 적분구(116)가 복사하는 복사열은 상기 기판에 최소한으로 전달된다. 또한, 상기 도가니(112) 및 적분구(116)는 유도 가열되므로, 복사열에 의한 기판 손상이 최소화된다. 또한, 상기 적분구(116)의 온도와 상기 도가니(112)의 온도를 서로 다르게 유지하여, 증착 속도 및 기판의 박막 특성이 조절될 수 있다.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.

도 2를 참조하면, 상기 증발 증착 장치(110a)는 적분구(116), 도가니(112), 및 유전체 용기(118), 및 유도 코일(117a,117b)을 포함한다.

상기 적분구(116)의 케비티(116c)는 타원형으로 장축 (x축)의 반경은 단축(z축)의 반경보다 1.5 배 내지 3 배 클 수 있다. 이에 따라, 출구를 빠져나온 증기의 각도 분포를 조절할 수 있다. 이에 따라, 기판의 공정 균일도가 향상될 수 있다.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.

도 3을 참조하면, 증발 증착 장치(110b)는 적분구(116), 도가니(112), 유전체 용기(118), 및 유도 코일(117a,117b)을 포함한다. 상기 증발 증착 장치(110b)는 햐향식 장치를 제공한다.

상기 적분구의 출구(116c)는 원뿔 형상을 가질 수 있다. 이에 따라, 상기 출구를 탈출한 가장자리 증기는 상기 원뿔 형상의 측벽에서 반사되어 각도 분포가 변경될 수 있다. 이에 따라, 증기의 토출 각도를 조절할 수 있다.

도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.

도 4를 참조하면, 증발 증착 장치(210)는 적분구(116), 도가니(212), 유전체 용기(118), 및 유도 코일(117a,117b)을 포함한다. 상기 증발 증착 장치(210)는 측향식 장치 또는 측면식 장치를 제공한다.

하향식 장치는 증기가 진공 용기의 상부면에 증착되어, 증착된 물질이 기판 상에 떨어져 오염 물질로 작용할 수 있다. 이에 반하여, 측향식 장치는 오염에 강하다.

진공 용기(102)의 측면에는 개구부(104)가 형성된다. 상기 개구부(104)에 유전체 용기(118)가 장착된다. 상기 유전체 용기(118)는 개방된 일면을 가진 원통 형태일 수 있다. 상기 유전체 용기(118)는 뚜껑(118a) 및 개방된 일면의 주위에 링 형상의 걸림턱(113)을 포함할 수 있다. 상기 뚜껑(118a)이 제거되는 경우, 상기 도가니(212) 및 상기 적분구(116)가 제거될 수 있다.

상기 적분구(116)는 증기를 제공받는 입구(116a), 상기 입구(116a)의 주위에 배치되어 상기 증기의 방향을 전환하는 배플(116d), 상기 증기를 반사시키는 구형의 케비티(116c), 상기 케비티(116c)에서 반사된 상기 증기를 토출하는 출구(116b)를 포함한다. 상기 적분구(116)는 도전성 물질로 형성된다. 상기 적분구(116)는 원기둥 구조일 수 있다.

상기 도가니(212)는 내부에 증발물질이 담기고 토출구를 통하여 증발된 증기를 상기 적분구(116)의 입구에 제공한다. 상기 도가니(212)는 뚜껑(212d)을 가질 수 있다. 상기 뚜껑(212d)을 제거하면, 증착 물질(114)이 수납될 수 있다. 상기 뚜껑(212d)은 z축 방향 또는 중력의 반대 방향에 배치될 수 있다.

상기 도가니(212)는 양측면이 막힌 원통 구조일 수 있다. 상기 도가니의 일 측면에는 개구부(211)를 포함하고, 상기 개구부(211)는 상기 적분구(116)의 입구(116a)와 연결될 수 있다.

유전체 용기(118)는 상기 도가니(212) 및 상기 적분구(116)를 감싸고 상기 적분구(116)의 출구(116b) 방향으로 개방된 일면을 가진다. 상기 유전체 용기(118)는 뚜껑(118a)을 가진 원통형상일 수 있다. 상기 유전체 용기(118)의 개방된 일면은 상기 진공 용기(102)의 측면에 형성된 개구부(104)에 장착된다.

상기 유도 코일(117a,117b)은 상기 유전체 용기(118)의 외부에 배치되어 상기 도가니(212) 및 상기 적분구(116)를 유도 가열한다. 상기 유도 코일(117a,117b)은 상기 도가니(212)를 감싸는 제1 유도 코일(117a)과 상기 적분구(216)를 감싸는 제2 유도 코일(117b)을 포함할 수 있다. 상기 유도 코일(117a,117b)은 솔레노이드 코일 형태일 수 있다. 상기 제1 유도 코일(117a)은 제1 AC 전원(119a)에 연결되고, 상기 제2 유도 코일(117b)은 제2 AC 전원(119b)에 연결될 수 있다.

도 5는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.

도 3 및 도 5를 참조하면, 상기 증발 증착 장치(110c)는 적분구(116), 도가니(112), 및 유전체 용기(118), 및 유도 코일(117)을 포함한다. 상기 적분구(116)와 상기 도가니(112)는 일체형으로 형성될 수 있다. 또한, 유도 코일(117)은 상기 적분구(116) 및 도가니(112)를 동시에 가열하도록 일체형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 유도 코일에 전력을 공급하는 AC 전원(119)은 하나일 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 증발 증착 장치(110c)는 진공 용기의 내부에 설치될 수 있다.

도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.

도 4 및 도 6을 참조하면, 상기 증발 증착 장치(210a)는 적분구(116), 도가니(212), 및 유전체 용기(118), 및 유도 코일(117)을 포함한다. 상기 적분구(116)와 상기 도가니(212)는 일체형으로 형성될 수 있다. 또한, 유도 코일(117)은 상기 적분구(116) 및 도가니(212)를 동시에 가열하도록 일체형으로 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 유도 코일(117)에 전력을 공급하는 AC 전원(119)은 하나일 수 있다.

본 발명의 변형된 실시예에 따르면, 상기 증발 증착 장치(210a)는 진공 용기의 내부에 설치될 수 있다.

도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 증발 증착 장치를 설명하는 단면도이다.

도 7을 참조하면, 증발 증착 장치(310)는 적분구(116), 도가니(112), 및 가열부(317)를 포함한다.

상기 적분구(116)는 증기를 제공받는 입구(116a), 상기 입구(116a)의 주위에 배치되어 상기 증기의 방향을 전환하는 배플(116d), 상기 증기를 반사시키는 구형 또는 타원형의 케비티(116c), 및 상기 케비티(116c)에서 복수 회 반사 또는 산란된 상기 증기를 점원에 의한 방사형으로 토출하는 출구(116b)를 포함한다. 상기 적분구(116)는 도전성 물질로 형성되고, 상기 케비티(116)의 내부 표면은 거칠어 증발 물질이 산란된다.

도가니(112)는 내부에 증발물질(114)이 담기고 제1 개구부(111)를 통하여 증발된 증기를 상기 적분구(116)의 입구(116a)에 제공한다.

가열부(317)는 상기 적분구(116) 및 도가니(112)를 감싸도록 배치되어 상기 도가니(112) 및 상기 적분구(116)를 가열하는 가열부를 포함한다. 상기 가열부(317)는 열선을 포함할 수 있다. 전원(319)은 상기 가열부(317)에 연결되어 전력을 공급할 수 있다. 상기 가열부(317)는 직류 또는 교류로 동작할 수 있다.

열 반사부(321)는 상기 가열부(317)를 감싸도록 배치된다. 상기 열 반사부(321)는 상기 가열부(317)의 복사열을 상기 적분구 및 상기 도가니 방향으로 반사시킬 수 있다. 상기 열 반사부는 도전체로 형성될 수 있다. 상기 열 반사부는 뚜껑을 가질 수 있다.

유전체 용기(318)는 상기 열 반사부(321)를 감싸도록 배치된다. 상기 유전체 용기(318)는 단열 기능을 수행할 수 있다. 이에 따라, 열이 상기 유전체 용기를 빠져나가는 것을 막을 수 있다. 상기 유전체 용기는 뚜껑을 가질 수 있다.

케이스(323)는 상기 유전체 용기(318)를 감싸도록 배치된다. 상기 케이스(323)는 진공 용기(102) 상에 배치되어 진공을 유지할 수 있다. 상기 케이스(323)는 도전체로 형성될 수 있다. 상기 케이스는 투껑을 가진 원통 형상일 수 있다.

받침부(313)는 상기 적분구(116)의 출구(116c)의 하부면에 배치된 와셔 형상을 가진다. 상기 받침부(313)는 상기 진공 용기(102)의 제2 개구부(103) 상에 배치될 수 있다. 상기 받침부(313)는 단열성이 우수한 유전체로 형성되고, 상기 적분구(116)와 상기 진공 용기(102)의 직접적인 접촉을 차단할 수 있다. 또한, 상기 가열부(317)는 상기 받침부(313) 상에 배치되어, 상기 가열부(317)와 상기 진공 용기(102)의 열 접촉이 억제될 수 있다.

도 8은 본 발명의 또 다른 일 실시예에 증발 증착 장치를 설명하는 사시도이다.

도 8을 참조하면, 기판(142)은 진공 용기(102)에 수직으로 배치되고, 상기 기판(142)을 마주보는 위치에 증발원(210)이 배치된다. 상기 기판(142)과 상기 증발원(142) 사이에는 마스크(143)가 위치하며, 상기 기판(142)과 상기 마스크(143)는 정렬되고, 기판 홀더(141)에서 서로 밀착된 상태로 고정된다. 상기 마스크(143)는 상기 기판(142)에 형성하고자 하는 박막에 대응하는 패턴이 형성되어 있는 패턴부를 포함한다.

상기 증발원(210)은 상하(z축) 방향으로 이동할 수 있다. 이동부(191,192)는 상기 증발원(210)을 고정하는 고정부(192)와 상기 고정부(192)를 상하 운동시키는 회전축(191)을 포함할 수 있다. 상기 회전축(191)은 모터에 의하여 회전 운동할 수 있다. 이에 따라, 상기 회전축(191)이 회전함에 따라, 상기 고정부(192)는 회전 운동을 직선운동으로 변경할 수 있다.

도 1 내지 도 6를 참조하면, 상기 증발원(210)은 적분구(116), 도가니(212), 및 유전체 용기(118), 및 유도 코일(117)을 포함할 수 있다.

도 9는 본 발명의 또 다른 일 실시예에 증발 증착 장치를 설명하는 사시도이다.

도 9를 참조하면, 기판(142)은 진공 용기(102)에 수평으로 배치되고, 상기 기판(142)을 마주보는 상부면에 증발원(110)이 배치된다. 상기 기판(142)과 상기 증발원(110) 사이에는 마스크(143)가 위치하며, 상기 기판(142)과 상기 마스크(143)는 정렬되고, 기판 홀더(141)에서 서로 밀착된 상태로 고정된다. 상기 마스크(143)는 상기 기판(142)에 형성하고자 하는 박막에 대응하는 패턴이 형성되어 있는 패턴부를 포함한다.

상기 증발원(110)은 좌우(x축) 방향으로 이동할 수 있다. 이동부(191,192)는 상기 증발원(110)을 고정하는 고정부(192)와 상기 고정부(192)를 좌우 운동시키는 회전축(191)을 포함할 수 있다. 상기 회전축(191)은 모터에 의하여 회전 운동할 수 있다. 이에 따라, 상기 회전축(191)이 회전함에 따라, 상기 고정부(192)는 회전 운동을 직선운동으로 변경할 수 있다.

도 1 내지 도 6을 참조하면, 상기 증발원(110)은 적분구(116), 도가니(112), 및 유전체 용기(118), 및 유도 코일(117)을 포함할 수 있다.

이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되지 않으며, 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 실시할 수 있는 다양한 형태의 실시예들을 모두 포함한다.

110: 증발 증착 장치 116: 적분구
112: 도가니 118: 유전체 용기
117a,117b: 유도 코일 114: 증발 물질

Claims

증기를 제공받는 입구, 상기 입구의 주위에 배치되어 상기 증기의 방향을 전환하는 배플, 상기 증기를 반사시키는 구형 또는 타원형의 케비티, 및 상기 케비티에서 복수 회 반사 또는 산란된 상기 증기를 점원에 의한 방사형으로 토출하는 출구를 포함하는 적분구;
내부에 증발물질이 담기고 제1 개구부를 통하여 증발된 증기를 상기 적분구의 입구에 제공하는 도가니; 및
상기 적분구 및 도가니를 감싸도록 배치되어 상기 도가니 및 상기 적분구를 가열하는 가열부를 포함하고,
상기 적분구는 도전성 물질로 형성되고,
상기 케비티의 형상은 타원체이고,
상기 출구에서 토출하는 증기 플럭스는 상기 케비티의 중심축에서 멀어질수록 증가하는 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
증기를 제공받는 입구, 상기 입구의 주위에 배치되어 상기 증기의 방향을 전환하는 배플, 상기 증기를 반사시키는 구형 또는 타원형의 케비티, 및 상기 케비티에서 복수 회 반사 또는 산란된 상기 증기를 점원에 의한 방사형으로 토출하는 출구를 포함하는 적분구;
내부에 증발물질이 담기고 제1 개구부를 통하여 증발된 증기를 상기 적분구의 입구에 제공하는 도가니; 및
상기 적분구 및 도가니를 감싸도록 배치되어 상기 도가니 및 상기 적분구를 가열하는 가열부를 포함하고,
상기 적분구는 도전성 물질로 형성되고,
상기 적분구는 상기 도가니의 하부에 배치되고,
상기 도가니는:
제1 높이를 가지는 원통형의 내벽;
상기 제1 높이보다 높은 제2 높이를 가지고 상기 내벽의 주위를 감싸는 외벽;
상기 외벽의 상부면을 덮는 뚜껑; 및
상기 내벽과 상기 외벽 사이의 하부면을 연결하는 와셔 형태의 바닥판를 포함하고,
상기 내벽의 안쪽으로 이동한 증기는 상기 내벽의 하부면에 형성된 상기 제1 개구부를 통하여 상기 적분구의 상부면에 형성된 상기 입구에 제공되는 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 가열부를 감싸고 상기 적분구의 출구 방향으로 개방된 일면을 가지는 전기를 통하지 않는 유전체 용기를 더 포함하고,
상기 가열부는 상기 도가니 및 상기 적분구를 유도 가열하는 유도 코일인 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
측면에 형성된 제2 개구부를 포함하는 진공 용기를 더 포함하고,
상기 적분구의 출구를 빠져나온 증기는 상기 제2 개구부에 대향하여 배치된 기판에 박막을 증착하는 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상부면에 형성된 제2 개구부를 포함하는 진공 용기를 더 포함하고,
상기 적분구의 출구를 빠져나온 증기는 상기 제2 개구부에 대향하여 배치된 기판에 박막을 증착하는 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 적분구와 상기 도가니는 일체형인 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 적분구의 출구는 원뿔 형상의 내부 공간을 가지고,
토출된 가장자리 부분의 증기 플럭스는 상기 출구의 내부 표면에 안쪽으로 반사되어 상기 증기의 토출 각도를 조절하는 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제3 항에 있어서,
상기 유도 코일은 상기 도가니를 감싸는 제1 유도 코일 및 상기 적분구를 감싸는 제2 유도 코일을 포함하고,
상기 제1 유도 코일에 연결된 제1 AC 전원 및 상기 제2 유도 코일에 연결된 제2 AC 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
제1 항 또는 제2 항에 있어서,
상기 가열부를 감싸도록 배치되는 열 반사부;
상기 열 반사부를 감싸도록 배치되는 유전체 용기;
상기 적분구의 출구의 하부면에 배치된 와셔 형상의 받침부; 및
상기 유전체 용기를 감싸도록 배치된 케이스를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 증발 증착 장치.
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