본 발명은 대면적 균일 박막 형성용 진공 증발원에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도가니가 외부도가니와 내부도가니로 분리구성되고 도가니의 외측에 발열체가 복수 개로 분리되어 개별 작동되게 설치되어, 소스의 증발량을 제어할 수 있고 박막의 균일도를 향상시킬 수 있는 대면적 균일 박막 형성용 진공 증발원에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 소스가 내부에 담기고 상부가 개방된 외부도가니; 상기 외부도가니의 내측에 설치되는 것으로, 상부는 개방되고 높이는 상기 외부도가니보다 상대적으로 낮게 구성되며 하부 벽면에 내부를 상기 외부도가니의 내부와 연통시켜 소스가 순환되는 복수 개의 순환공이 형성된 내부도가니 및 상기 외부도가니의 외측에 설치되는 것으로, 상기 외부도가니를 가열하여 상기 소스를 증발시키는 발열체를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 대면적 균일 박막 형성용 진공 증발원을 기술적 요지로 한다.
기술분야
본 발명은 대면적 균일 박막 형성용 진공 증발원에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 도가니가 외부도가니와 내부도가니로 분리 구성되고 도가니의 외측에 발열체가 복수 개로 분리되어 개별 작동되게 설치되어, 소스의 증발량을 제어할 수 있고 박막의 균일도를 향상시킬 수 있는 대면적 균일 박막 형성용 진공 증발원에 관한 것이다.
배경기술
일반적으로 CIGS(구리-인듐-갈륨-셀레늄 화합물), CZTS(구리-아연-주석-황 화합물) 등의 화합물 태양전지의 제조를 위한 동시 진공 증착 시스템(co-evaporator system)에서는 박막 형성용 진공 증발원(effusion cell)이 사용된다.
상기 박막 형성용 진공 증발원은 진공 상태에서 박막의 원료가 되는 승화성 물질인 소스를 가열하여 증발 및 방출시켜 대상 기판의 표면에 박막 형태로 형성시키는 장치이다.
이러한 종래의 박막 형성용 진공 증발원은 상기 문헌 1에 기재된 바와 같이 대부분 소스가 내부에 담기는 도가니의 외측에 발열수단이 설치되는 형태로 구성된다.
즉, 상기 도가니는 가열된 소스가 상부를 통해 증발 및 방출되도록 상부가 완전히 개방된 형태이고 상기 발열수단은 하나의 단일 구조로 구성되어 도가니의 외측에 설치된 형태이다.
따라서 종래의 박막 형성용 진공 증발원은 도가니의 상부가 완전히 개방된 형태이므로, 도가니의 상부를 통해 도가니의 내부 열기가 그대로 방출되면서 소스의 증발이 원활하지 않아 박막의 균일도를 떨어뜨리고, 도가니의 상부를 통해 불순물이 유입되어 박막의 품질을 낮추며, 도가니의 상부에 증발된 소스가 응축되어 증발원의 고장을 유발하는 문제점이 있다.
그리고 종래의 박막 형성용 진공 증발원은 발열수단이 하나의 단일 구조로 구성되므로, 도가니의 온도를 미세하고 부분적으로 조절할 수 없어 소소의 증발량을 조절할 수 없는 문제점도 있다.
문제점
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 도가니 상부로의 열손실을 최소화하고 도가니 내부로의 불순물 유입을 차단하며 도가니 상부에서의 소스 응축을 방지하고 도가니의 온도를 미세하고 부분적으로 조절하는 형태 및 구조를 통하여 소스의 증발량을 제어할 수 있고 박막의 균일도를 향상시킬 수 있는 대면적 균일 박막 형성용 진공 증발원을 제공하는데 그 목적이 있다.
해결과제
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 대면적 균일 박막 형성용 진공 증발원은, 소스가 내부에 담기고 상부가 개방된 외부도가니 상기 외부도가니의 내측에 설치되는 것으로, 상부는 개방되고 높이는 상기 외부도가니보다 상대적으로 낮게 구성되며 하부 벽면에 내부를 상기 외부도가니의 내부와 연통시켜 소스가 순환되는 복수 개의 순환공이 형성된 내부도가니 및 상기 외부도가니의 외측에 설치되는 것으로, 상기 외부도가니를 가열하여 상기 소스를 증발시키는 발열체를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다.
상기 내부도가니는, 상부에서 하부로 갈수록 직경이 축소되는 형태로 구성됨을 특징으로 한다.
상기 내부도가니는, 직경이 일정하고 상단부 외측에 상기 외부도가니의 내면에 접촉되지 않는 길이를 가진 열기차단판이 수평 이하의 각도로 둘러 설치됨을 특징으로 한다.
상기 발열체는, 상기 외부도가니의 상부 외측에 설치되는 제1발열체 및 상기 외부도가니의 하부 외측에 설치되는 제2발열체로 분리되어 개별 작동되게 구성됨을 특징으로 한다.
상기 발열체는, 상기 외부도가니의 상부 외측에 설치되는 제1발열체 상기 외부도가니의 하부 외측에 설치되는 제2발열체 및 상기 외부도가니의 바닥에 설치된 제3발열체;로 분리되어 개별 작동되게 구성됨을 특징으로 한다.
효과
소스가 내부에 담기는 도가니가 외부도가니와 내부도가니로 분리되고 내부도가니는 외부도가니의 내부 열기를 가두고 순환시키는 형태로 구성되어, 도가니 상부로의 열손실을 최소화하고 도가니의 상부로 증발되는 소스의 응축을 방지함으로써, 소스의 증발을 원활하게 하고 증발장치의 고장도 방지할 수 있는 효과가 있다.
그리고, 도가니를 가열하여 소스를 증발시키는 발열체가 설치위치에 따라 복수 개의 분리되면서 각각 개별적으로 작동되도록 구성되어, 도가니의 가열 온도를 부분적으로 미세하게 조절할 수 있으므로, 도가니 전체에 대한 열분배 제어가 가능하고 소스의 증착률 및 박막의 균일도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본고는 부산대학교 산학협력단 조채용, 안균, 정세영의 발표자료를 요약한 것이다.