KR100270319B1 - 에피택셜장치용 증발 도가니 - Google Patents

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Abstract

1. 청구범위에 기재된 발명이 속한 기술분야
에피택셜장치용 증발도가니
2. 발명이 해결하려고 하는 기술적 요지
본 발명은 도가니 플랜지에 장착되어있는 도입관의 길이를 가변적으로 조절하므로써 원료교체나 부분품 수리시 진공챔버내의 전체적인 진공을 유지하면서 도가니 부분의 국부적 진공만을 파괴하여 장비의 오염과 상태 회복의 시간을 극소화 할 수 있는 에피택셜장치용 증발도가니를 제공함에 그 목적이 있다.
3. 발명의 해결방법의 요지
본 발명은 진공챔버의 진공을 유지하고 도입하기 위해 개폐되는 수단; 성장물질을 증발시키기 위해 열을 제공하는 히터와 지지대가 구비된 도입관; 상기 도입관의 일단부에 장착되어 어댑터 플랜지와 결합되는 도가니 플랜지; 상기 진공챔버의 진공을 유지한 채로 국부적 진공만을 제거하여 도입관을 진공챔버로부터 이탈 시킬 수 있도록 신장 및 수축하는 수단; 및 상기 신장 및 수축수단의 이동을 안내하는 수단을 포함하는 에피택셜장치용 증발도가니를 제공한다.
4. 발명의 중요한 용도
진공챔버의 전체진공을 제거하지 않고 부분품을 쉽게 분해조립하는 것임.

Description

에피택셜장치용 증발 도가니{EFFUSION CELL FOR EPITAXIAL APPARATUS}
본 발명은 에피택셜장치에 장착되는 증발 도가니에 관한 것으로, 특히 진공챔버의 전체적인 진공을 유지하면서 부분품의 분해조립을 용이하게 하기 위한 에피택셜장치용 증발 도가니에 관한 것이다.
일반적으로, 에피택셜장치의 일부 부분품인 증발도가니는 초진공챔버내에서 물질을 가열하므로써 증발기체를 분출하기 위한 것으로, 원료를 담고있는 도가니의 둘레를 가열선이 싸고 있으며, 상기 가열선에 전류를 인가하므로써 도가니내의 물질을 가열하여 증발시키는 구조로 되어 있다. 이러한 도가니의 구조를 가지는 분자 단위의 단결정 성장장치내에서는 불순물의 포함양이 제품의 품질을 좌우하며, 초 고진공 장치는 진공챔버 내의 오염 정도에 따라 진공의 정도가 결정된다. 상기 진공의 정도는 반도체 재료인 단결정 물질의 품질을 결정 지게 되므로 진공챔버 내의 오염 방지는 매우 중요하다.
특히, 초 고진공 장치인 분자선 에피택시 장치는 그 특성상 초 고진공을 유지해야 하며 진공챔버 내에 일반 대기 물질인 공기나 상기 에피택셜장치 내에 흡착되어 진공에 영향을 주는 원소 등이 유입되는 것을 최소화 하여야 한다. 이는, 상기 장치를 이용하여 원자 단위의 단결정을 성장할 때 불순물을 최소화 하여야 하기 때문에 어떠한 상황에서도 대기중에 노출되는 시간을 최소화 하여야 하며 가능한 한 노출을 금해야 한다.
상기의 증발 도가니가 장착되는 에피택셜장치에 대한 구성을 도1을 참조하여 간략히 설명한다.
도면에 도시된 바와 같이, 진공챔버(1)의 일단부에는 성장하고자 하는 물질이 담겨있는 도가니(7)가 장착되며, 상기 진공챔버(1)의 입구측 플랜지(2)와 도가니(7)의 플랜지 사이에는 성장물질의 공급 매개기능을 하는 도가니 부분 뭉치인 어댑터(4)가 장착된 구조로 되어 있다. 여기서, 상기 진공챔버(1)의 입구와 도가니 플랜지(7)를 연결하는 어댑터(4)의 양단부에는 한 쌍의 플랜지(3, 6)가 장착되어 있으며, 상기 도가니 플랜지(7)에는 상기 진공챔버(1)에 성장물질을 공급하기 위한 공급경로를 제공하는 도입관(8)과 상기 도입관(8)을 감싸는 액체질소벽(9)이 어댑터(4)를 관통하여 진공챔버(1)내로 장착되어 있다.
이와 같은 구조를 가지는 에피택셜장치에서, 종래기술에 따른 증발도가니는 도2에 도시된 바와 같이, 성장물질을 증발시키기 위해 열을 제공하는 히터(11)와 상기 히터(11)를 지지하는 지지대(12)로 구성된 도입관과, 상기 지지대(12)가 고정되며 어댑터 플랜지(6)와 결합되는 도가니 플랜지(13)가 구비되어 있다.
상기한 에피택셜 구조에서는 상기 증발도가니에 담겨져 사용되는 원료들의 고갈시 재 충진을 하기 위해서는 어쩔 수없이 상기 어댑터 플랜지를 매개로 연결되는 각 플랜지를 해체하고 진공을 제거한후 상기 도가니를 진공장치로부터 분리하여 대기중에 노출시켜야 한다.
이 과정에서 진공장치 전체의 진공을 제거해야 하며, 성장물질의 재충진과 상기 성장물질이 담겨져 있는 도가니 가열기의 잦은 고장으로 수리를 요하게 되는데 이 도가니 가열기의 크기가 작음에도 불구하고 장치 전체의 진공을 파괴해야 하는 경우가 발생한다.
이러한 진공 파괴는 대기가 진공챔버내로 혼입되고 대기중의 물질들이 진공챔버 내부에 달라 붙게 되어 결국 장비의 사용 시 시료에 흡착되고, 이는 불순물질로 작용하여 시료의 품질을 저하시킬 뿐만 아니라 제작된 시료의 사용이 불가능하게 되는 문제점이 있다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 도가니 플랜지에 장착되어 있는 도입관의 길이를 가변적으로 조절하므로써 원료교체나 부분품 수리시 진공챔버내의 전체적인 진공을 유지하면서 도가니 부분의 국부적 진공만을 파괴하여 장비의 오염과 상태 회복의 시간을 극소화 할 수 있는 에피택셜장치용 증발도가니를 제공함에 그 목적이 있다.
또한, 본 발명은 도가니 부분뭉치만을 간단히 분해조립하므로써 진공챔버의 진공에는 영향을 미치지 않으면서 도가니의 수리 및 성장물질의 재충진을 수월하게 할 수 있는 에피택셜장치용 증발도가니를 제공함에 다른 목적이 있다.
도1은 일반적인 에피택셜장치의 구성을 나타낸 개략도.
도2는 종래기술에 따른 증발도가니의 구성도.
도3은 본 발명에 의한 에피택셜장치용 증발도가니의 일실시예 구성도.
도4는 진공챔버에 본 발명의 증발도가니가 장착된 상태를 나타낸 개략도.
도5 및 도6은 본 발명에 의한 에피택셜장치용 증발도가니의 분리를 위한 작용상태도.
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
21 : 게이트 밸브 22 : 도입관
23 : 도가니 플랜지 24 : 받침판
25 : 주름관 26 : 볼트
27 : 가이드바 28 : 길이조절너트
29 : 조절받침대
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 진공챔버의 입구측 플랜지와 어댑터 플랜지 사이에 장착되어 진공을 유지하고 도입하기 위해 개폐되는 수단; 공급되는 성장물질을 증발시키기 위해 소정온도의 열을 제공하는 히터와 상기 히터를 지지하는 지지대가 구비된 도입관; 상기 도입관의 일단부에 장착되어 어댑터 플랜지와 결합되는 도가니 플랜지; 도입관의 히터 근처에 장착된 받침판과, 일측은 받침판에 고정되며 타측은 플랜지에 고정된 주름관으로 구성되어 상기 진공챔버의 진공을 유지한 채로 국부적 진공만을 제거하여 도입관을 진공챔버로부터 이탈 시킬 수 있도록 하는 신축수단; 일측이 받침판에 장착되며, 타측이 도가니 플랜지를 관통하며 가변운동에 따라 주름관을 늘리고 잡아당기는 볼트; 상기 도가니 플랜지의 하부에 장착되며 볼트가 관통되어 돌출되는 조절받침대; 및 상기 조절받침대에 돌출된 볼트에 체결되어 그의 가변운동길이를 조절하는 길이조절너트를 포함하는 에피택셜장치용 증발도가니를 제공한다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명한다.
본 발명에 의한 에피택셜장치용 증발도가니는 진공장치의 부분품의 교체나 원료의 교체시 국부적 부위만의 진공을 제거한 상태에서 부분품의 분해조립을 이룰수 있도록 하여 진공챔버의 오염을 최소화하기 위한 것으로, 본 실시예에서의 증발도가니에는 도4에 도시된 바와 같이 진공챔버(31)의 입구측 플랜지(32)와 어댑터 플랜지(35) 사이에 장착되어 외부와의 격리로 진공챔버(31)내의 진공을 유지하고 또 진공챔버(31)내에 진공을 도입하기 위해 개폐되는 게이트 밸브(21)와, 공급되는 성장물질을 증발시키기 위해 소정온도의 열을 제공하는 히터(22a)와 상기 히터(22a)를 지지하는 지지대(22b)가 구비된 도입관(22)과, 상기 도입관(22)의 일단부에 장착되어 어댑터(36)의 하부 플랜지(37)와 결합되는 도가니 플랜지(23)와, 상기 진공챔버(31)의 진공은 유지한 채로 국부적 진공만을 제거하여 도입관(22)을 진공챔버(31)로부터 이탈 시킬 수 있도록 신장 및 수축하는 주름관(25)이 구비된다.
여기서, 상기 주름관(25)은 도입관(22)의 히터 근처에 장착된 받침판(24)과 도가니 플랜지(23)에 용접 고정되어 있다.
또한, 일측은 상기 받침판(24)에 장착되며 타측은 도가니플랜지(23)를 관통하여 주름관의 신장 및 수축력을 제공하는 수단이 장착된다. 본 실시예에서의 상기 신장 및 수축력 제공수단은 소정길이를 가지는 볼트(26)와, 상기 도가니 플랜지(23)의 하부에 용접고정되며 상기 볼트(26)가 관통되어 돌출되는 조절받침대(29) 및 상기 조절받침대(29)에 돌출된 볼트(26)에 체결되는 길이조절너트(28)로 이루어진 구조로 되어 있으며, 상기 길이조절너트(28)를 회전시키는 방향에 따라 볼트 길이가 가변되는 운동을 하여 상기 주름관(25)을 늘리고 잡아당기도록 되어 있다.
또한, 상기 볼트(26) 일측에는 그와 평행하게 위치되되 받침판과 조절받침대를 관통하여 장착되며, 볼트(26)의 가변운동에 따라 도가니 플랜지(23)의 이동을 안내하는 가이드바(27)가 구비된다.
상기와 같이 구성된 본 발명의 증발도가니가 진공챔버(31)에 장착되어 작용하는 상태를 도4 내지 도6을 참조하여 설명한다.
도4에 도시된 바와 같이 진공챔버(31)와 어댑터(36) 사이에 게이트 밸브(21)가 진공챔버 플랜지(32)와 어댑터(36)의 일측 플랜지(35)를 매개로 장착된다. 이때, 상기 진공챔버(31)내에 액체질소벽(39)이 도입관(22)과는 별도로 장착된다.
상기 어댑터(36)의 타측 플랜지(37)에는 증발도가니를 연결하기 위한 플랜지(23)가 장착된다. 이때, 상기 도가니에 구비된 도입관(22)이 어댑터(36)의 플랜지(35, 37)와 게이트밸브(21), 진공챔버 플랜지(32)를 관통하여 진공챔버(31)내로 돌출되게 결합되어 있다.
상기 도입관(22) 외부에는 주름관(25)이 받침판(24)과 도가니 플랜지(23)에 용접되며, 상기 주름관(25)내에는 볼트(26)와 가이드바(27)가 고정된 상태로 도가니 플랜지(23)의 하부에 장착된 조절받침대(29)에 관통되어 돌출된다. 그리고, 상기 조절받침대(29)에 돌출된 볼트(26)에는 길이조절너트(28)가 장착되어 있다.
상기와 같이 진공챔버(31)와 어댑터 플랜지(35,37)에 증발도가니가 조립된 구조에서 증발 도가니를 분리하고자 할 경우에는 도5에 도시된 바와 같이 게이트 밸브(21)가 열려진 상태에서 상기 길이조절너트(28)를 회전시킨다. 상기 길이조절너트(28)의 회전력은 볼트(26)를 당기는 힘으로 작용하며, 상기 볼트(26)와 가이드바(27)가 조절받침대(29) 외부로 늘어나면서 주름관을 당기게 되며,결국 주름관(25)이 수축되므로써 도입관(22)을 진공챔버(31)로부터 이탈시키게 된다.
그리고, 도6에 도시된 바와 같이 상기 게이트 밸브(21)를 차폐한 상태에서 어댑터(36)내의 진공을 제거 한 후 상기 어댑터(36)에서 증발도가니를 분리시키고 도입관(22)을 외부로 이탈시켜 원료를 교체하거나 고장된 부분품의 수리나 교체작업을 수행한다.
또한, 상기 분리된 증발도가니의 조립은 상기의 역순으로 진행하되, 이때 상기 진공챔버(31)내의 진공은 그대로 유지되게 되는 것이다. 즉, 상기 게이트 밸브(21)가 차폐되어 진공챔버(31)내의 진공이 유지된 상태에서 상기 어댑터(36)와 도가니 플랜지(23)를 연결하고, 상기 길이조절너트(28)를 분리 반대방향으로 회전시키면 볼트(26)와 가이드바(27)의 길이가 줄어들게 되고, 상기 주름관(25)은 볼트가 줄어드는 길이만큼 늘어나게 된다. 이 상태에서 게이트 밸브(21)를 열고 도입관(22)을 진공챔버(31)내로 삽입시켜 조립을 완료하게 되는 것이다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 도면에 의해 한정되는 것은 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 진공챔버에 유입되는 원료의 교체나 부분품의 고장에 따른 수리시 진공챔버내의 진공은 그대로 유지한 상태에서 길이조절너트에 의해 주름관을 수축 신장시키면서 국부적부위의 진공만을 제거하고 수리 및 원료를 보충하므로써 진공챔버내의 대기오염을 방지할 수 있고, 또한 도가니 수리 및 원료 재충진에 걸리는 시간을 단축할 수 있을 뿐만 아니라, 전체 진공을 유지할 수 있는 효과를 가진다.

Claims (3)

  1. 진공챔버의 입구측 플랜지와 어댑터 플랜지 사이에 장착되어 진공을 유지하고 도입하기 위해 개폐되는 수단;
    공급되는 성장물질을 증발시키기 위해 소정온도의 열을 제공하는 히터와 상기 히터를 지지하는 지지대가 구비된 도입관;
    상기 도입관의 일단부에 장착되어 어댑터 플랜지와 결합되는 도가니 플랜지;
    도입관의 히터 근처에 장착된 받침판과, 일측은 받침판에 고정되며 타측은 플랜지에 고정된 주름관으로 구성되어 상기 진공챔버의 진공을 유지한 채로 국부적 진공만을 제거하여 도입관을 진공챔버로부터 이탈 시킬 수 있도록 하는 신축수단;
    일측이 받침판에 장착되며, 타측이 도가니 플랜지를 관통하며 가변운동에 따라 주름관을 늘리고 잡아당기는 볼트;
    상기 도가니 플랜지의 하부에 장착되며 볼트가 관통되어 돌출되는 조절받침대; 및
    상기 조절받침대에 돌출된 볼트에 체결되어 그의 가변운동길이를 조절하는 길이조절너트
    를 포함하는 에피택셜장치용 증발도가니.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 개폐수단이 게이트 밸브로 이루어진 에피택셜장치용 증발도가니.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 볼트와 평행하게 받침판과 조절받침대를 관통하여 장착되며, 볼트의 가변운동에 따라 도가니 플랜지의 이동을 안내하는 가이드바를 더 포함하는 에피택셜장치용 증발도가니.
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